DE1442888A1 - Fluidized bed catalyst and process for its preparation - Google Patents

Fluidized bed catalyst and process for its preparation

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Description

Socony Mobil Oil Company, Inc., New York, N.Y. (V.St.A.)Socony Mobil Oil Company, Inc., New York, N.Y. (V.St.A.)

Wirbelschichtkatalysator und Verfahren zu seinerFluidized bed catalyst and process for its

Herstellung.Manufacturing.

Die.Erfindung bezieht sich auf Katalysatoren und Katalysatorzusammensetzungen bzw. auf deren Herstellung und Verwendung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Wirbelschichtkatalysatoren (fluid catalysts) bzw. Verfahren zur Herstellung von Wirbelschichtkatalysatoren mit verbesserten Eigenschaften und Verfahren, bei denen Wirbelschichtkatalysatoren verwendet werden.The invention relates to catalysts and Catalyst compositions or their production and use. In particular, the invention relates on fluidized bed catalysts (fluid catalysts) or processes for the production of fluidized bed catalysts with improved properties and processes using fluidized bed catalysts.

Es sind derzeit mannigfaltige Wirbelschichtkatalysatoren erhältlich und diese umfasoen im allgemeinen feineA variety of fluidized bed catalysts are currently available and these generally include fine

BADBATH

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U.42888U.42888

Teilchen aus katalytisch aktivem Material, die zu einer Suspendierung in einem Strom eines Wirbelmediums in der Lage sind. Es wurde gefunden, daß eine Vielzahl von chemischen Reaktionen durch Berührung mit einem Wirbelschichtbett aus derartigen Teilchen gefördert oder in ihrer Wirksamkeit verbessert werden kann.Particles of catalytically active material that lead to a Suspension in a stream of a fluidized fluid are capable. It has been found that a wide variety of chemical Reactions promoted by contact with a fluidized bed of such particles or in their effectiveness can be improved.

Eine Reihe von Eigenschaften tragen zu der erfolgreichen Verwendung von feinteiligen Katalysatoren in Form einer Wirbelschicht oder etes fluidisierten Bettes bei. Zu den wichtigeren Eigenschaften gehören Abriebsfestigkeit, gleichmäßige Porosität, leicht zu regelnde Teilchengröße, eine zufriedenstellende Höhe der katalytischen Aktivität und beständige katalytische Eigenschaften.A number of properties contribute to the successful use of finely divided catalysts in the form a fluidized bed or a fluidized bed. More important properties include abrasion resistance, Uniform porosity, easily controlled particle size, a satisfactory level of catalytic activity and persistent catalytic properties.

Die Wirbelschichtkatalyse ist auf mannigfaltige chemische Reaktionen unter Einschluß sowohl anorganischer als auch organischer Reaktionsteilnehmer angewendet worden und es hat sich gezeigt, daß sie besonders in der Erdölindustrie brauchbar ist, wo derartige Arbeitsweisen Anwendung gefunden haben, um eine Reformierung, Isomerisierung, Hydro- verarbeitung und Krackung oder Umwandlung herbeizuführen. Die Katalysatoren gemäß der Erfindung zeigen allgemeine Anwendbarkeit bei katalytischen Wirbelschichtverfahren und herausragende Eignung für die Umwandlung von Erdöleinsatzmaterialien. Fluidized bed catalysis is based on a variety of chemical reactions including both inorganic ones as well as organic reactants and have been shown to be particularly useful in the petroleum industry is useful where such working methods have found application to reforming, isomerization, hydroprocessing and induce cracking or conversion. The catalysts according to the invention show general Applicability in catalytic fluidized bed processes and excellent suitability for the conversion of petroleum feedstocks.

ORIGINAL INSPECTED 8093 11/0884ORIGINAL INSPECTED 8093 11/0884

Katalytische Wirbelschichtverfahren sind für Umwandlung von Kohlenwasserstoffen und für die Durchführung anderer Reaktionen mit aus Erdöl stammenden Materialien, z.B. Reformierung, Isomerisierung und Hydroverarbeitung (hydroprocessing), entwickelt worden. Wenngleich herkömmliche Arbeitsmethoden im allgemeinen zufriedenstellend waren, sind die Entwicklungsarbeiten mit dem Zweck fortgesetzt worden, die Wirbelschichtkatalysatoren, die Methoden zur Herstellung von Wirbelschichtkatalysatoren und die Verfahren " unter Verwendung derartiger Katalysatoren zu verbessern.Catalytic fluidized bed processes are for Conversion of hydrocarbons and for performing other reactions with petroleum-derived materials, e.g. reforming, isomerization and hydroprocessing. Albeit conventional Working methods were generally satisfactory, development work continued with the purpose been, the fluidized bed catalysts, the methods for the production of fluidized bed catalysts and the processes " to improve using such catalysts.

Es wurde gefunden, daß es Katalysatoren gibt, die äußerst hohe Aktivitäten aufweisen, insbesondere für die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen. Die Größe der Aktivitäten der neuartigen Katalysatoren ist tatsächlich so hoch, daß ^m herkömmliche Krackverfahren und -vorrichtungen aie Vorzüge ihrer hohen Aktivität nicht voll ausnutzen können. Es wurde jedoch gefunden, daß die Aktivität derartiger Katalysatoren durch bestimmte Methoden auf eine Höhe abgesenkt werden kann, bei der eine Verwendung in herkömmlichen Krackanlagen in zufriedenstellender Weise möglich ist und praktisch zu einer beträchtlichen Steigerung der Wirksamkeit von Standardverfahren führt. Weiterhinsind neuartige Arbeitsmethoden entwickelt worden, um die Vorzüge der bei derartigen Katalysatoren vorhandenen höheren Aktivitäten voll auszunutzen.It has been found that there are catalysts which have extremely high activities, especially for Conversion of hydrocarbons. The magnitude of the activities of the novel catalysts is actually so high that ^ m conventional cracking processes and apparatus fail to take full advantage of their high activity. It was however, it has been found that the activity of such catalysts can be lowered to a level by certain methods which can be satisfactorily and practically used in conventional cracking plants leads to a considerable increase in the effectiveness of standard procedures. Furthermore, there are new working methods has been developed to take full advantage of the higher activities present in such catalysts.

Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist demgemäß die Schaffung von neuartigen Wirbelschichtkatalysatoren, dieAccordingly, a main feature of the invention is the creation of novel fluidized bed catalysts which

Jü.,·;. .. ■. ^r ORIGINAL INSPECTEDJü., · ;. .. ■. ^ r ORIGINAL INSPECTED

809811/0884809811/0884

eine hervorragende Aktivität und verbesserte physikalische Eigenschaften haben.excellent activity and improved physical Have properties.

Ein anderes Merkmal der Erfindung ist die Schaffung von neuartigen hochaktiven Wirbelschichtkatalysatoren, welche kristalline Aluminosilicate umfassen.Another feature of the invention is the creation of novel highly active fluidized bed catalysts, which include crystalline aluminosilicates.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Schaffung von Verfahren zur Erzeugung von überaktiven Wirbelschichtkatalysatoren, die gute Abriebsfestigkeit und geregelte Teilchengröße und Dichte aufweisen.Another feature of the invention is its creation of processes for the production of overactive fluidized bed catalysts, that have good abrasion resistance and controlled particle size and density.

Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die
Schaffung hochaktiver Wirbelschichtkatalysatoren, die besonders bei Kohlenwaseerstoffkrackverfahren und -anlagen
brauchbar sind und ausgezeichnete Selektivität, verringerte
Koksbildungsneigung und gute Reaktor- und Regeneratorstabilität aufweisen.
Yet another feature of the invention is that
Creation of highly active fluidized bed catalysts, particularly useful in hydrocarbon cracking processes and plants
are useful and have excellent selectivity, reduced
Have a tendency to form coke and good reactor and regenerator stability.

Ein anderes wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Schaffung von Verfahren zur Erzeugung und Verwendung der neuartigen Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung.Another important feature of the invention is to provide methods of making and using the novel fluidized bed catalysts according to the invention.

Die vorstehenden Merkmale und Zwecke sowie die durch die Erfindung erzielten technischen Vorteile gehen aus der nachstehenden näheren Beschreibung der Erfindung hervor.The above features and purposes as well as the technical advantages achieved by the invention are evident from the The following detailed description of the invention emerges.

Wie bereits erwähnt, haben die Katalysatoren gemäß der Erfindung eine so ungewöhnlich hohe Aktivität, daß deren volle Ausnutzung in herkömmlichen Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren nicht erreicht werden kann. Wenn derar-As already mentioned, the catalysts according to the invention have such an unusually high activity that their full utilization in conventional hydrocarbon conversion processes cannot be achieved. If that-

ORlGINAL INSPECTED 809811/0884ORlGINAL INSPECTED 809811/0884

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tige Katalysatoren herkömmlichen Prüfmethoden zur Bestimmung ihrer Wirksamkeit für die Kohlenwasserstoffumwandlung unterworfen wurden, schienen sie anfänglich verhältnismäßig wertlos zu sein. Jedoch wurde später festgestellt, daß dies auf die Überaktivität der Katalysatoren zurückzuführen war. Neu entwickelte Prüfmethoden zeigten dann, daß die neuartigen Katalysatoren in der Tat äußerst brauchbar für die Kohlenwasserstoff umwandlung werden, wenn man sie zusätzlichen Behandlungen unterwirft, die normalerweise die Aktivität eines herkömmlichen Katalysators verringern würden.term catalysts are subjected to conventional test methods to determine their effectiveness for hydrocarbon conversion they initially appeared to be relatively worthless. However, it was later found that this was due to the Overactivity of the catalysts was due. Newly developed test methods then showed that the novel catalysts In fact they can be extremely useful for hydrocarbon conversion if given additional treatments which would normally reduce the activity of a conventional catalyst.

Der Standardtest zur Katalysatoruntersuchung, der für die Prüfling von Kohlenwasserstoffkrackkatalysatoren verbreitet angewendet wird, sowohl für die vorausgehende Untersuchung als auch für die Kontrolle während der technischen Verwendung durch Prüfung der Aktivität, ist als "CAT-A-Test" bekannt. Bei diesem Test wird ein bestimmtes Leiohtes O&t-Texas-Gasöl durch Überleiten über den Katalysator in einem Pestbett bei einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit (LHSV) von 1,5 unter Anwendung eines KatalysSfcör/öl-Verhältnisses von 4/1 bei einer mittleren Realttorteraperatur von 427°C (800°P) und unter atmosphärischem Druck gekrackt. Der Prozentsatz an erzeugtem Benzin ist der Aktivitätjsindex (A.I.). Wenn die frischen kristallinen Aluminosilicate in dieser Weise geprüft werden, erzeugen sie wenig Benzin tmd verhältnismäßig große Mengen an Flüssiggasen undThe standard catalyst inspection test used for the hydrocarbon cracking catalyst test specimen is widely used, both for the preliminary examination and for the control during the technical Use by testing activity is known as the "CAT-A test". This test is a specific Borrowed O&T Texas gas oil by passing over the catalyst in a plague bed at an hourly space velocity the liquid (LHSV) of 1.5 using a catalyst / oil ratio of 4/1 with an average Real temperature of 427 ° C (800 ° P) and below atmospheric Cracked pressure. The percentage of gasoline produced is that Activity index (A.I.). When the fresh crystalline aluminosilicates If checked in this way, they produce little gasoline and relatively large quantities of liquefied gases and

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Koks. Hiernach schienen, wie bereits erwähnt, diese Materialien als Katalysatoren für die Krackung von Kohlenwasserstoffen ungeeignet zu sein.Coke. According to this, as already mentioned, these materials appeared to be catalysts for the cracking of hydrocarbons to be unsuitable.

Es wurde daher eine neue Prüfmethode entwickelt, die mit kleinen Mengen an Beschickung und Katalysator und mit einer weit höheren Genauigkeit der Regelung als der CAT-A-Test betrieben werden kann und in der Lage ist, den Ablauf der Reaktion in aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten und bei genauen Temperaturhöhen festzustellen.A new test method was therefore developed which with small amounts of feed and catalyst and with a much higher accuracy of control than the CAT-A test can be operated and is able to follow the course of the reaction in successive periods of time and at determine exact temperature levels.

Dieser Test kann als eine Mikromethode angesehen werden. Der su prüfende Katalysator wird in ein feuerfestes Rohr {^©«n, -e-i-ft technisches Glas mit hohem SiliciujMioxydgehalt ist geeignet) von etwa 8 mm Außendurchmesser eingebracht und darin durch geeignete poröse Stopfen, z.B. aus Glaswolle, als ein kompakter Körper gehalten. Dieses Reaktionsrohr wird in einem elektrisch beheizten Ofen angeordnet. Ein geeigneter Ofen ist beispielsweise ein solcher von etwa 2,5 era (1 inch) Innendurchmesser. Bei etwa j5 cnr katalytischem Material sind ein Ofen mit einer Länge von etwa 15 cm (6 inches) und . ein Reaktionsrohr mit einer Länge von etwa 30,5 cm (12 inches) geeignet. Ein Thermoelement wird in den Ringraum, der den Reaktor umgibt, eingesetzt und die Enden des Ofens werden niit Glaswolle verstopft.This test can be viewed as a micro-method. The su tested catalyst is in a refractory Rohr {^ © «n, -e-i-ft technical glass with a high silicon dioxide content is suitable) with an outer diameter of about 8 mm and inserted therein through suitable porous plugs, e.g. from Glass wool, held as a compact body. This reaction tube is placed in an electrically heated oven. A suitable furnace is, for example, one of about 2.5 inches (1 inch) inside diameter. At about 5 cm of catalytic material are an oven about 15 cm (6 inches) long and. a reaction tube about 30.5 cm (12 inches) long suitable. A thermocouple is inserted into the annulus surrounding the reactor and the ends of the furnace are opened Glass wool clogged.

Ss ist ersiohtlioh, daß die physikalischen Abmessungen dieser Einrichtung derart sind, daß eine sehr genaue RegelungSs is ersiohtlioh that the physical dimensions this device are such that a very precise regulation

" .,-**, BAD OBSSfNAt" ., - **, BAD OBSSfNAt

809811/0054 : !809811/0054:!

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der Reaktionstemperatur erreicht werden kann. An beiden Enden des Reaktionsrohrs ist ein Dreiwegventil angeordnet. Zur einführung des Reaktionsteilnehmers wird ein Inertgas, z.B. Helium, durch eine Schicht des flüssigen Reaktionsteilnehmers perlen gelassen, so daß es das Reaktionsmaterial in den Reaktor trägt. Das Dreiwegventil auf der Einlaßseite gestattet ein Ausspülen vor und nach der Reaktion, sofern dies gewünscht wird, und es gestattet weiterhin die Einführung der Regenerationsgase nach der Untersuchung einer Reaktion, sofern dieses gewünscht ist. Das Dreiwegventil auf der Auslaßseite gestattet, alles abfließende Material zu einer Produktsammeieinrichtung zu leiten oder das abfließende Material während eines bestimmten Zeitintervalls oder bei einer bestimmten Temperatur zur Probenahme und Analyse wegzuleiten.the reaction temperature can be achieved. At both A three-way valve is arranged at the ends of the reaction tube. To introduce the reactant, an inert gas such as helium is passed through a layer of the liquid reactant bubbled so that it carries the reaction material into the reactor. The three-way valve on the inlet side allows pre- and post-reaction flushing, if desired, and still allows introduction of the regeneration gases after the investigation of a reaction, if this is desired. The three-way valve on the outlet side allows all draining material to be directed to a product collection device or the draining material during a certain time interval or at a certain temperature for sampling and analysis.

Die chromatographische Analyse derartiger Proben erlaubt eine sehr rasche und genaue Feststellung der Ergebnisse der Umwandlung inbezug auf zahlreiche Veränderliche. Die mit dem Inertgas hereingetragenen Reaktionsteilnehmermengen werden durch den Partialdruck des Reaktionsteilnehmers bei der Temperatur des Einsatzmaterialszuführuiigsgefäßes und durch die Fließgeschwindigkeit des gasförmigen Trägers geregelt! es können Vorkehrungen getroffen werden, um die Temperatur der Reaktionsteilnehmerzuführung zu regeln.The chromatographic analysis of such samples allows the results to be determined very quickly and precisely the transformation in relation to numerous variables. The quantities of reactants carried in with the inert gas are determined by the partial pressure of the reactant at the temperature of the feedstock vessel and controlled by the flow rate of the gaseous carrier! precautions can be taken to control the temperature of the reactant feed.

Bei der Untersuchung der hochaktiven kristallinen Alueinoeillcatmaterialien nach der vorstehend beschriebenenWhen examining the highly active crystalline Alueinoeillcatmaterials according to the above-described

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Methode wurden Hexan als der Reaktionsteilnehmer und Heliumgas, eingeführt in einer Menge von 20 cnr/min, als das inerte Trägergas gewählt. Das Helium und das Hexan wurden bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck gehalten.Method were hexane as the reactant and helium gas introduced in an amount of 20 cnr / min as that inert carrier gas selected. The helium and hexane were kept at room temperature and atmospheric pressure.

Bei der Prüfung in Übereinstimmung mit der vorstehenden Methode wurde gefunden, daß die kristallinen Aluminosilicate ganz überraschende Aktivitätshöhen haben, die weit höher sind, als das bislang als möglich erachtet wurde.When tested in accordance with the above method, it was found that the crystalline aluminosilicates have quite surprising levels of activity, which are far higher than previously thought possible.

Wenn beispielsweise ein bestimmtes mit Seltenen-Erden ausgetauschtes synthetisches kristallines Aluminosilicat, das die kristalline Struktur von Faujasit hat, in dieser Weise mit Hexan bei einer LHSV von 0,5 und einem Partialdruck in der Nähe von etwa 150 mm bei einer Temperatur von 240°C (4-650F) über einen Zeitraum von 10 Minuten geprüft wurde, ergab sich eine Umwandlung von etwa 20 % des Hexans. Im Gegensatz hierzu kann über einem amorphen Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydkatalysator herkömmlicher Art, der einen Aktivitätsindex von etwa 46 gemäß dem CAT-A-Test hat, im wesentlichen keine Umwandlung von Hexan festgestellt werden, bis Temperaturen in der Größe von 5000C (9300P) erreicht sind. Eine Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit und der eine Rolle!spielenden Temperaturbeziehungen führt zu dem Schluß, daß die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante über dem kristallinen Aluminosilicat eine Größe bis herauf zu dem 10 000 bis 15 000 fachen von derjenigen über herkömmlichenFor example, if a certain rare earth exchanged synthetic crystalline aluminosilicate, which has the crystalline structure of faujasite, is treated in this manner with hexane at an LHSV of 0.5 and a partial pressure close to about 150 mm at a temperature of 240 ° C (4-65 0 F) was tested over a period of 10 minutes, a conversion gave about 20% of the hexane. In contrast to this, on an amorphous silica-Aluminiumoxydkatalysator conventional type, having an activity index of about 46 in accordance with the CAT-A-Test, are substantially not detected Conversion of hexane until temperatures of the order of 500 0 C (930 0 P ) are reached. An examination of the reaction rate and the temperature relationships involved leads to the conclusion that the reaction rate constant over the crystalline aluminosilicate is up to 10,000 to 15,000 times that over conventional ones

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amorphen Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelkatalysatoren hat.amorphous silica-alumina gel catalysts.

Die Untersuchung einer recht breiten Auswahl von kristallinen Aluminosilicatmaterialien führte zu der Peststellung, daß die angegebene Aktivität tatsächlich vorliegt und nicht vorgetäuscht wird. Es wurden viele kristalline Aluminosilicatmaterialien geprüft und es zeigte sich, daß sie, vergleichbar hohe Aktivitäten haben. Weiterhin haben sich die Prüfergebnisse als reproduzierbar erwiesen. Ähnliche Tests, die mit Decan durchgeführt wurden, bestätigten die Ergebnisse und diese Ergebnisse stehen in Übereinstimmung mit anderen, katalytisehen Fähigkeiten der Substanzen und sie können mit allgemeinen Kenntnissen über katalytische Verarbeitung in Beziehung und Übereinstimmung gebracht werden.The investigation of a fairly wide range of crystalline aluminosilicate materials led to the finding that that the stated activity is actually present and is not simulated. There were many crystalline ones Aluminosilicate materials were examined and they were found to have comparatively high activities. Continue to have the test results proved to be reproducible. Similar Tests performed with decane confirmed the results, and these results are in agreement with other, catalytic abilities of the substances and they can be related and correlated with general knowledge of catalytic processing.

Die Materialien, welche die vorstehend beschriebene Überaktivität zeigen, gehören alle zur allgemeinen Art der kristallinen Aluminosilicatmaterialien sowohl natürlicher ala auch synthetischer Herkunft.The materials exhibiting the overactivity described above all belong to the general type of crystalline aluminosilicate materials of both natural and synthetic origin.

Allgemein haben die erfindungsgemäß in Betracht kommenden kristallinen Aluminosilicatmaterialien in der Salzform die nachstehende allgemeine Formel:In general, the crystalline aluminosilicate materials contemplated by the present invention have in the Salt form the following general formula:

M2O . Al2O, . YSiO2 . ZH2O ;M 2 O. Al 2 O,. YSiO 2 . ZH 2 O;

hierin ist η die Wertigkeit des Metallkations M, Y ist die Anzahl der Mole Siliciumdioxyd und ZHgO ist das Hydratationswasser. where η is the valence of the metal cation M, Y is the number of moles of silicon dioxide and ZHgO is the water of hydration.

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Kristalline Aluminosilicate der vorstehenden Struktur, die zuweilen als kristalline Zeolithe oder Molekularsiebe bezeichnet werden, können durch Entfernung des Hydratationswassers aktiviert werden; wenn sie in dieser Weise aktiviert sind, besitzen sie Stellen, die zur Förderung von katalytisehen Umwandlungen befähigt sind. Nach der Dehydratation erweisen sich die Aluminosilicate als hochgradig porös und sie besitzen zahlreiche OberfIachenhohlräume und innere Poren, welche die Hohlräume verbinden. Diese Poren haben im wesentlichen konstanten Durchmesser, im allgemeinen im Bereich von 3 - 1J5 Angströmeinheiten; die genaue Größe hängt von der Zusammensetzung und der Struktur des besonderen Aluminosilicate ab.Crystalline aluminosilicates of the above structure, sometimes referred to as crystalline zeolites or molecular sieves, can be activated by removing the water of hydration; when activated in this way are, they have posts that promote catalytic Conversions are capable. After dehydration, the aluminosilicates are found to be highly porous and they possess numerous surface cavities and internal pores, which connect the cavities. These pores are essentially constant in diameter, generally in the range of 3 to 1.5 Angstrom units; the exact size will depend on the composition and structure of the particular aluminosilicate.

Um die Eigenschaften derartiger Stoffe abzuwandeln, können die ursprünglichen Kationen der Aluminosilicate, gewöhnlich Natrium, Kalium und/oder Calcium, durch Ionenaustauschverfahren geändert werden. Es hat sich gezeigt, daß der Ionenaustausch der ursprünglichen Ionen eine besonders günstige Wirkung auf die katalytisehen Krackeigenschaften der kristallinen Aluminosilicate hat.To modify the properties of such substances, can be the original cations of the aluminosilicates, usually Sodium, potassium and / or calcium, can be changed by ion exchange processes. It has been shown that the Ion exchange of the original ions is a particularly favorable one Effect on the catalytic cracking properties of the crystalline aluminosilicates.

Geeignete kristalline Aluminosilicate zur Verwendung bei der Herstellung der Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung umfassen sowohl natürliche als auch synthetische kristalline Aluminosilicate oder Zeolithe. ■Suitable crystalline aluminosilicates for use in the preparation of the fluidized bed catalysts according to of the invention include both natural and synthetic crystalline aluminosilicates or zeolites. ■

Es gibt eine beträchtliche Anzahl von natürlichen · kristallinen Zeolithen und unter diesen hat sich Faujasit alsThere are a considerable number of natural crystalline zeolites and among these, faujasite has proven to be

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ein besonders brauchbares Material für die Herstellung der Katalysatoren gemäß der Erfindung erwiesen. Andere zufriedenstellende natürliche kristalline Zeolithe sind beispielsweise Analcit, Paulingit, Clinoptll©llt, Ferrierit, Chabazit, Gmelinit, Levynit, Erionit und Mordenit.proved to be a particularly useful material for the preparation of the catalysts according to the invention. Others satisfactory natural crystalline zeolites are for example analcite, paulingite, Clinoptll © llt, ferrierite, chabazite, Gmelinite, Levynite, Erionite and Mordenite.

Zu den geeignetsten synthetischen kristallinen Aluminosilicaten gehören die synthetischen Faujasite, und zwar sowohl X- als auch Y-Typen, welche eine Kristallstruktur entsprechend derjenigen von natürlichem Faujasit aufweisen. Die Herstellung derartiger X-Aluminosilicate ist im USA-Patent 2 882 244 beschrieben. Die Herstellung des Y-Typs ist im belgischen Patent 577 642 beschrieben.The most suitable synthetic crystalline aluminosilicates include the synthetic faujasites both X and Y types, which have a crystal structure correspond to those of natural faujasite. The preparation of such X-aluminosilicates is in the United States patent 2,882,244. The manufacture of the Y-type is described in Belgian patent 577,642.

Ein anderer wichtiger synthetischer kristalliner Zeolith, der keine entsprechende natürliche Form hat, ist der Zeolith A. Die Herstellung dieses kristallinen Aluminosilicate ist in den USA-Patenten 2 882 24} und 2 982 612 beschrieben.Another important synthetic crystalline zeolite that does not have a corresponding natural form is zeolite A. The preparation of this crystalline aluminosilicate is described in U.S. Patents 2,882,24 and 2,982,612 .

Andere geeignete synthetische kristalline Zeolithe die im Rahmen der Erfindung brauchbar sind, umfassen beispielsweise Zeolith Y, Zeolith B, Zeolith D, Zeolith E, Zeolith F, Zeolith G, Zeolith H, Zeolith K-Q, Zeolith J, Zeolith L, Zeolith M, Zeolith K-M, Zeolith Q, Zeolith R, Zeolith S, Zeolith T, Zeolith U, Zeolith W, Zeolith Z und ander·. Other suitable synthetic crystalline zeolites which can be used in the context of the invention include, for example, zeolite Y, zeolite B, zeolite D, zeolite E, zeolite F, zeolite G, zeolite H, zeolite KQ, zeolite J, zeolite L, zeolite M, zeolite KM , Zeolite Q, Zeolite R, Zeolite S, Zeolite T, Zeolite U, Zeolite W, Zeolite Z and others.

Da die natürlichen kristallinen Aluminosilicate nicht* all« in hinreichender Menge erhältlich sind, werden dieSince the natural crystalline aluminosilicates are not * all «available in sufficient quantities , the

809811/088/.809811/088 /.

synthetischen Zeolithe häufiger als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Katalysatoren gemäß der Erfindung verwendet.synthetic zeolites more often as starting materials for the preparation of catalysts according to the invention used.

Sehr geeignete kristalline Aluminosilicatkatalysatoren können beispielsweise hergestellt werden, indemman Natrium-X-Molekularsieb einem Ionenaustausch mit einer Lösung von Seltenen-Erdchloriden unterwirft, bis der Natriumgehalt auf etwa 1,0 bis 1,5 Gew.-% Natrium verringert ist und etwa 25 Gew.-% an Seltenen-Erdionen, berechnet als SE2(K, eingeführt sind.Very suitable crystalline aluminosilicate catalysts can be prepared, for example, indemman sodium-X molecular sieve is subjected to ion exchange with a solution of rare earth chlorides, until the sodium content to about 1.0 to 1.5 wt -.% Of sodium is reduced to about 25 wt. -% of rare earth ions, calculated as SE 2 (K, are introduced.

Die verschiedenen Formen von synthetischen kristallinen Aluminosilicaten werden zuweilen auch durch Zahlenzusätze gekennzeichnet, z.B. Kk-, 5A- und lj5X-Zeolith. Bei den 4A- und 5A-Materialien handelt es sich um Zeolithe mit kristalliner Α-Struktur, die eine Porengröße von etwa K A bzw. 5Ä3,Durchmesser aufweisen. Ein 1.3-X-Material hat eine X-Kristallstruktur und eine Porengröße von etwa 10 Angström Durchmesser.The various forms of synthetic crystalline aluminosilicates are sometimes also indicated by suffixes, e.g. Kk, 5A and lj5X zeolite. The 4A and 5A materials are zeolites with a crystalline Α structure, which have a pore size of about K A and 5Ä3, respectively. A 1.3-X material has an X crystal structure and a pore size of approximately 10 Angstroms in diameter.

Die Aluminosilicatmaterialien können auch in die H- oder Säureform umgewandelt werden, in der Wasserstoffionen die Kationenstellen einnehmen. Eine solche Umwandlung kann oeispielsweise durch Ionenaustausch mit Ammoniumionen, gefolgt von einer Erhitzung zum Austreiben von NH-,, oder durch geregelte Säurelaugung mit einer Salzsäurelösung oder einem ähnlichen Reagens erzielt werden. Im allgemeinen ist die Η-Form beständiger in Materialien, die SiOg/AlgO^-VerhältnisseThe aluminosilicate materials can also be converted to the H or acid form in which hydrogen ions occupy the cation sites. Such a conversion can be followed, for example, by ion exchange with ammonium ions from heating to drive off NH- ,, or by Controlled acid leaching can be achieved with a hydrochloric acid solution or a similar reagent. In general, the Η-shape more stable in materials that have SiOg / AlgO ^ ratios

SAD ORlQ)NAUSAD ORlQ) NAU

8 O 9:3 ■ 1 /C>88 U 8 O 9: 3 ■ 1 / C> 88 U

von 3,5 oder höher aufweisen. Brauchbare Katalysatoren werden auch durch eine Kombination von Ionenaustauschbehand- lungen erzeugt. Beispielsweise können die kristallinen Aluminosilicate durch Säurelaugung in die H- oder Säureform umgewandelt und dann mit einer Lösung von Seltenen-Erdmetall- salzen ionenausgetauscht werden, um Katalysatoren, wie mit Seltenen-Erden und Wasserstoff ausgetauschter Mordenit, mit Seltenen-Erden und Wasserstoff ausgetauschter synthetischer Faujasit vom X- oder Y-Typ und viele andere brauchbare ionenausgetauschte Katalysatoren, zu erzeugen. Es ist auch ersichtlich, daß mehr als eine Metallkationenart zum Ionenaustausch der kristallinen Aluminosilicate verwendet werden kann und daß die Reihenfolge der Ionenaustauschbehandlungen variiert werden kann. Beispielsweise kann die Säurelaugung zur Einführung von Wasserstoffionen einer Ionenaustausch- behandlung zur Einführung von Metallkationen vorausgehen oder nachfolgen. of 3.5 or higher. Useful catalysts are also created through a combination of ion exchange treatments. For example, the crystalline aluminosilicates can be converted by acid leaching into the H- or acid form and then with a solution of rare-earth metal can be ion exchanged salt to catalysts, such as with the rare earth and hydrogen exchanged mordenite, with rare earth and hydrogen exchanged synthetic faujasite to generate, from the X or Y type, and many other useful ion-exchanged catalysts. It will also be seen that more than one type of metal cation can be used to ion exchange the crystalline aluminosilicates and that the order of the ion exchange treatments can be varied . For example, acid leaching to introduce hydrogen ions can precede or follow an ion exchange treatment to introduce metal cations.

Zum Zweck eines Vergleichs der überaktiven Kataly satoren gemäß der Erfindung mit herkömmlichen Katalysatoren ist eine Scala oder ein Maßstab entwickelt worden, der auf der Umwandlungsaktivität eines herkömmlichen amorphen SlIiclumdioxyd-Aluminiumoxydgelkrackkatalysators (10 % Aluminiumoxyd) mit einem Aktivitätsindex von etwa 46, gemessen nach dem CAi-A-Test, beruht. Diesem herkömmlichen Krackkatalysator wird eine relative Umwandlungsaktivität d gleich eins zugeordnet. E3 wurde gefunden, daß viele der überaktiven For the purpose of comparing the overactive catalysts according to the invention with conventional catalysts , a scale has been developed which is based on the conversion activity of a conventional amorphous silicon dioxide-aluminum oxide gel cracking catalyst (10 % aluminum oxide) with an activity index of about 46, measured according to the CAi A-Te st, is based. This conventional cracking catalyst is assigned a relative conversion activity d equal to one. E3 was found to be a lot of the overactive

BAD 80981 1/Ö884BATH 80981 1 / Ö884

Aluminosilicate gemäß der Erfindung einen ^- -Wert in der Größe von etwa 2000 und darüber haben.Aluminosilicates according to the invention have a ^ - value on the order of about 2000 and above.

Nachdem einmal die Zugänglichkeit einer ganzen Klasse von Katalysatoren mit außergewöhnlich hoher Aktivität aufgefunden worden war, ist der Entwicklung von Verfahren zur Regelung der Aktivität derartiger Materialien besondere Aufmerksamkeit gewidmet worden, um diese Stoffe in derzeit zur Verfügung stehenden katalytischen Vorrichtungen, welche sehr große wirtschaftliche Aufwendungen seitens der Erdölindustrie und anderer chemischer Industrien erfordert haben, verwenden zu können.After once the availability of a whole class of catalysts with exceptionally high activity has been found, the development of methods for controlling the activity of such materials is special Attention has been paid to these substances in currently available catalytic devices, which have required very large economic expenditures on the part of the petroleum industry and other chemical industries, to be able to use.

Wenngleich vorauszusehen ist^ daß neuartige "Verfahren und Vorrichtungen, welche die Vorzüge der hohen Aktivitäten der kristallinen Aluminosilicatkatalysatoren auszunutzen in der Lage sind, bald entwickelt und zur Anwendung kommen werden, haben sich die anfänglichen Bemühungen auf eine Anpassung der Katalysatoren an die herkömmliche Verfahrenstechnik gerichtet.Although it can be foreseen ^ that novel "process and devices which take advantage of the high activities of crystalline aluminosilicate catalysts are able to be developed and applied soon, the initial efforts at adaptation have become of the catalysts aimed at conventional process engineering.

Diese Untersuchungsrichtung hat zu der Feststellung geführt, daß die äußerst hohen Aktivitäten des kristallinen Aluminosilicate durch Zusammenstellung der kristallinen Aluminosilieatkomponente mit einem weniger aktiven oder inerten Material, durch Wasserdampfbehandlung, durch Austausch der ursprünglichen Metallisationen* gewöhnlich Natrium, Kalium und Calcium, gegen andere Metallkationen oder Wasser-This direction of investigation has led to the finding that the extremely high activities of the crystalline Aluminosilicates by combining the crystalline aluminosilicate component with a less active or inert material, by steam treatment, by exchange the original metallizations * usually sodium, Potassium and calcium, against other metal cations or water

SAD 8098H/0884 SAD 8098H / 0884

stoffionen und durch Calcinierung abgewandelt werden können.material ions and can be modified by calcination.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Verringerung der Aktivität der Aluminosilicatkatalysatoren besteht darin, das Aluminosilicat mit einem verhältnismäßig inaktiven Matrixmaterial zu vereinigen. Der Ausdruck "verhältnismäßig inaktiv" wird hier benutzt, um Materialien zu kennzeichnen, welche katalytische Eigenschaften im herkömmlichen Bereich von d. = 1 haben, oder Materialien, die weniger aktiv sind. So kann beispielsweise ein Seltenes-Erdenaluminosilicat mit einer Aktivität in der Größe von cA ^2000 oder höher auf eine für die derzeitige Kracktechnologie brauchbare Aktivitätshöhe zurückgeführt werden, indem man etwa J> - 15 % eines derartigen Aluminosilicate in eine Matrix aus amorphem Siliciumdioxyd-Aluminiumöxydgel mit einer Aktivität auf derA preferred method of reducing the activity of the aluminosilicate catalysts is to combine the aluminosilicate with a relatively inactive matrix material. The term "relatively inactive" is used herein to denote materials which have catalytic properties in the conventional range of d. = 1, or materials that are less active. For example, a rare earth aluminosilicate with an activity on the order of cA ^ 2000 or higher can be reduced to an activity level useful for current cracking technology by incorporating about J> - 15% of such an aluminosilicate in a matrix of amorphous silica-alumina gel an activity on the

iA- -Scala gleich eins einverleibt und dann eine Wasserdampfbehandlung durchführt.iA- -scale incorporated one and then a steam treatment performs.

Es ist ersichtlich, daß bei diesem Herstellungsverfahren verdünnende Matrixmaterialien verschiedener Aktivitätshöhen Anwendung finden können und weiterhin irgendeine Menge des hochaktiven Materials benutzt werden kann, um die gewünschte Aktivitätshöhe in dem fertigen Katalysator herbeizuführen. Geeignete Matrixmaterialien, die in solche Katalysator Zusammensetzungen einverleibt werden können, sind beispielsweise anorganische Oxydgele, z.B. jene von Silicium- dioxyd, Zirkonoxyd, Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd und Kombinationen derselben miteinander, Tone, Aluminiumoxyd,It can be seen that diluting matrix materials of various levels of activity can be used in this manufacturing process and, furthermore, any amount of the highly active material can be used to bring about the desired level of activity in the final catalyst. Suitable matrix materials that can be incorporated into such catalyst compositions are, for example, inorganic oxide gels, e.g. those of silicon dioxide, zirconium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide and combinations thereof with one another, clays, aluminum oxide,

809811/0884 80981 1/0884

14428381442838

Metalle und feuerfeste Materialien.Metals and refractories.

Als eine Abwandlung des vorstehenden Verfahrens der Stoffvereinigung zur Verringerung der Aktivität von kristallinen Aluminosilicatkatalysatoren kann die aktive kristalline Alurainosilicatkomponente in feinteiliger Form mechanisch mit feinen Teilchen geringerer Aktivität vermischt werden., z.B. mit Sand und anderen Siliciumdioxydmaterialien und von Sand verschiedenen siliciumhaltigen Stoffen, Metalloxyden, Tonen und anderen verhältnismäßig inaktiven Komponenten. Da die Häufigkeit der Berührung zwischen Reaktionsteilnehmern und Katalysator in einem Wirbelschichtbett nach statistischen Gesichtspunkten erfolgt, kann das Auftreten der Berührung zwischen den hochaktiven Aluminosilicatteilchen und den Reaktionsteilnehmern im Mittel durch Zugabe und Einmischung des gewünschten Mengenanteils an verhältnismäßig inaktiven Teilchen in dasselbe Wirbelschichtbett,zusammen mit den kristallinen Aluminosilicatkatalysatorteilchen, geregelt werden.As a modification of the above method of combining substances to reduce the activity of crystalline Aluminosilicate catalysts can have the active crystalline aluminosilicate component in finely divided form mechanically with fine Particles of lower activity are mixed, e.g. with sand and other silicas and silicas other than sand, metal oxides, clays, and others relatively inactive components. As the frequency of contact between reactants and catalyst in a fluidized bed from a statistical point of view, contact between the highly active aluminosilicate particles and the reactants may occur on average by adding and mixing in the desired proportion of relatively inactive particles Fluidized bed, together with the crystalline aluminosilicate catalyst particles, be managed.

Es wurde weiterhin gefunden, daß die Aktivität dex zur Rede stehenden kristallinen Aluminosilicatkatalysatoren durch ein Wasserdampfbehandlungsverfahren verringert werden kann und daß ein geregeltes Dämpfen angewendet werden kann, um Katalysatoren mit irgendeinem gewünschten Aktivitätsgrad zu erzeugen. Das Ausmaß des Dämpfens eines bestimmten Katalysators zur Erzielung einer gewünschten Aktivitätshöhe ist weitgehend von der Art des katalytischen Materials abhängig.It was also found that the activity dex crystalline aluminosilicate catalysts in question can be reduced by a steam treatment process and that controlled steaming can be applied to catalysts with any desired level of activity to create. The degree of dampening of a particular catalyst to achieve a desired level of activity is largely dependent on the type of catalytic material.

8 0 9 8 11/0 88 4 SA!? ORieiNAL8 0 9 8 11/0 88 4 SA! ? ORIEiNAL

Beispielsweise kann der kristalline Aluminosilicatkatalysator in einer Atmosphäre, die zwischen etwa 5 % und etwa 100 % Wasserdampf enthält, bei Temperaturen von etwa 260 - 87I0C (500 - l600°F) und unter Drücken im Bereich von unteratmosphärischem Druck bis herauf zu mehreren Hundert Atmosphären behandelt werden, bis die gewünschte Abwandlung der Eigenschaften des Katalysators erreicht ist.For example, the crystalline aluminosilicate catalyst, in an atmosphere containing between about 5% and about 100% steam, at temperatures of about 260 - 87i 0 C (500 - l600 ° F) and pressures ranging from subatmospheric to up to several hundred Atmospheres are treated until the desired modification of the properties of the catalyst is achieved.

Kationen, die in geeigneter Weise zum Ersatz der ursprünglichen Kationen eines kristallinen Zeolithe durch Ionenaustauschverfahren zwecks Abwandlung ihrer katalytisehen Eigenschaften verwendet werden können, sind beispielsweise: Ba, Ga, Ce, Li, Mg, Ag, Sr, Zn, La, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Mn, Be, Ti, Zr, Hf, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Cd, Al, Sn, Pb. Eine verhältnismäßig geringe Menge an mehrwertigen Metallkationen verbessert beispielsweise die Strukturstabilität des kristallinen Aluminosilicate, in welches sie eingeführt worden ist, in beträchtlichem Maße, insbesondere hinsichtlich der thermischen und Wasserdampf-Stabilität des Materials.Cations that are suitable to replace the original cations of a crystalline zeolite by Ion exchange processes for the purpose of modifying their catalytic properties Properties that can be used are, for example: Ba, Ga, Ce, Li, Mg, Ag, Sr, Zn, La, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Mn, Be, Ti, Zr, Hf, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Cd, Al, Sn, Pb. A relatively small one The amount of polyvalent metal cations improves, for example, the structural stability of the crystalline aluminosilicate, into which it has been introduced, to a considerable extent, particularly in terms of thermal and water vapor stability of the material.

Als Beispiel für eine Aktivitätsregelung durch Ionenaustausch kann etwa ein kristallines Aluminosilicat vom ljJX-Typ mit einer Mischung von Seltenen-Erdchloriden der vorstehend beschriebenen Art basenausgetauscht werden, um ein Seltenes-Erdenaluminosilicat mit einem Seltenen-Erdengehalt Von etwa 20 - 25 %, berechnet als SEpO,, herzustellen.As an example of activity control by ion exchange, a crystalline aluminosilicate of the ljJX type can be base-exchanged with a mixture of rare earth chlorides of the type described above to give a rare earth aluminosilicate with a rare earth content of about 20-25 %, calculated as SEpO ,, to manufacture.

S0981 1/0884S0981 1/0884

Dieses Material hat im frisch hergestellten Zustand eine sehr hohe relative Aktivität, jedoch kann die relative Aktivität dieses Materials durch geregeltes Dämpfen, z.B. durch Behandlung in einer Wasserdampfatmosphäre über 5 Stunden bei 704°C (13000F), auf besser geeignete Höhen abgesenkt werden.This material has in the freshly prepared state, a very high relative activity, but the relative activity can this material by controlled steaming, for example, be lowered by treatment in a steam atmosphere for 5 hours at 704 ° C (1300 0 F) to more suitable levels.

Die natürlichen und synthetischen kristallinenThe natural and synthetic crystalline

Aluminosilicate weisen ein Netzwerk aus SiO2,- und AlOh Tetraedern auf, welche durch anteilige Zugehörigkeit von Sauerstoffatomen kreuzvernetzt sind. Die Elektrovalenz der Tetraeder ist durch Einschluß eines Kations in den Kristall ausgeglichen, gewöhnlich durch Einschluß eines Metallions, wie Na, K oder Ca.Aluminosilicates have a network of SiO 2 and AlOh tetrahedra, which are cross-linked due to the proportionate membership of oxygen atoms. The electrovalence of the tetrahedra is balanced by the inclusion of a cation in the crystal, usually by the inclusion of a metal ion such as Na, K or Ca.

Das ursprüngliche Metallion kann nach verschiedenen Basenaustausehmethoden teilweise oder vollständig durch andere Metallkationen ersetzt werden. Alternativ können die ursprünglichen Kationen zunächst teilweise oder vollständig in die Säureform umgewandelt und dann mit anderen Metallkationen ausgetauscht werden. Die relativen Konzentrationen der Reagentien und des behandelten Materials, die Größe der Teilchen und die Reaktionsbedingungen können sämtlich geändert und angepaßt werden, um gewünschte Grade des Ersatzes oder Ionenaustausches zu ersielen.The original metal ion can partially or completely through various base exchange methods other metal cations are replaced. Alternatively, the original cations can initially be partially or completely converted to the acid form and then exchanged with other metal cations. The relative concentrations the reagents and material treated, the size of the particles and the reaction conditions all can be changed and adjusted to achieve desired levels of replacement or ion exchange.

Die Art und das Ausmaß ums Austausches eines beson deren Metallkations In den Alumino si iioatlcomplex beeinflussen The nature and extent around a particular exchange the metal cation in the alumino si iioatlcomplex influence

BADBATH

eomi/om .,eomi / om.,

U42888U42888

in dieser Weise ebenfalls die relative Umwandlungsaktivität des Katalysators. Zweiwertige Kationen, z.B. Caloiumionen, steuern besondere Eigenschaften bei, wenn sie durch Ionenaustausch einverleibt werden.in this way also the relative conversion activity of the catalyst. Divalent cations, e.g. calium ions, contribute special properties when they are incorporated through ion exchange.

Weiter wurde gefunden, daß es möglich ist, die Eigenschaften von kristallinen Aluminosilicaten durch Calcinieren abzuwandeln, d.h. durch Erhitzen bei hohen Temperaturen aber unter der Sintertemperatur des besonderen Aluminosilicats über unterschiedliche Zeiträume.It has also been found that it is possible to improve the properties of crystalline aluminosilicates by calcining to modify, i.e. by heating at high temperatures but below the sintering temperature of the particular Aluminosilicate over different periods of time.

Weiterhin ist es möglich, kristalline Aluminosilicate mit einer in geeigneter Weise verringerten Aktivität durch eine Kombination der vorstehend angegebenen Arbeitsweisen herzustellen. Beispielsweise kann ein Natrium-Y-Aluminosilicatmaterial mit einem Gemisch von Calcium- und Wasserstoff ionen basenausgetauscht werden, um einen Calcium-Wasserstoff-Y-Zeolith mit einem verhältnismäßig hohen _-\ -Wert herzustellen. Dann kann die Aktivität dieses Materials durch Matrixverdünnung oder Herstellung von Stoffzusammensetzungen in der vorstehend beschriebenen Art verringert werden, um ein fertiges katalytisches Material mit einer relativen Umwandlungsaktivität zu erzeugen, die etwa das Zweifache der des ursprünglichen Na Y-Materials beträgt und zur Verwendung in vorhandenen Krackverfahren geeignet ist.Furthermore, it is possible to carry out crystalline aluminosilicates with a suitably reduced activity to produce a combination of the above procedures. For example, a sodium Y-aluminosilicate material can be base-exchanged with a mixture of calcium and hydrogen ions to form a calcium-hydrogen-Y zeolite with a relatively high _- \ value. Then the activity of this material can be controlled by matrix dilution or the preparation of compositions of matter in the manner described above can be reduced to a finished catalytic material with a relative To generate conversion activity about twice that of the original Na Y material and for use is suitable in existing cracking processes.

Nachdem die Art der erfindungsgemäß verwendeten kristallinen Aluminosilicatkatalysatoren und die verschiedenen Arbeltsweisen beschrieben worden sind, nach denenAfter the type of crystalline aluminosilicate catalysts used in the invention and the various Modes of work have been described according to which

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ihre Aktivitäten abgewandelt und auf Höhen gebracht werden können, welche zur Verwendung in herkömmlichen katalytisehen Umwandlungsanlagen geeignet sind, werden nachstehend verschiedene Arbeitsweisen gemäß der Erfindung zur Herstellung derartiger Katalysatoren für eine Verwendung in katalytischen Wirbelschichtverfahren angegeben.their activities can be modified and brought to levels suitable for use in conventional catalytic converters Conversion plants are suitable, various working methods according to the invention for production are described below of such catalysts specified for use in catalytic fluidized bed processes.

Unter katalytischen Wirbelschichtverfahren sind Arbeitsweisen zu verstehen, bei denen ein chemischer oder physikalischer Vorgang durch Berührung mit feinen Katalysatorteilchen, die in einem fluidisierenden Medium suspendiert sind, eingeleitet oder in seiner Wirksamkeit erhöht wird. Nimmt man das Verfahren der Kohlenwasserstoffumwandlung als Beispiel, so wird ein Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial zu Kohlenwasserstoffprodukten tieferen mittleren Molekulargewichts gekrackt, indem man Teilchen aus katalytischem Material in einem Strom von Kohlenwasserstoffdämpfen unter Umwandlungsbedingungen hinsichtlich Temperatur und Druck suspendiert.Under catalytic fluidized bed processes are to be understood in which a chemical or physical process through contact with fine catalyst particles, which are suspended in a fluidizing medium, introduced or increased in its effectiveness. Taking the hydrocarbon conversion process as an example, a hydrocarbon feed is used Cracked to hydrocarbon products of lower average molecular weight by removing particles of catalytic Material in a stream of hydrocarbon vapors under conditions of transformation of temperature and pressure suspended.

Es ist demgemäß wichtig, daß das katalytisehe Wirbelschichtmaterial eine solche Teilchengröße aufweist, daß die Teilchen in dem fluidisierenden Medium suspendiert werden können. Wenngleich sich die genaue Größe der Teilchen in Abhängigkeit von den Bedingungen des Reaktors und der Art der zur Umwandlung kommenden Beschickung ändern wird, sind Teilchen mit einer Größe von etwa 20 - 200 Mikron im allgemeinen für eine Suspendierung in WirbelschichtbettenIt is therefore important that this be catalytic Fluidized bed material has a particle size such that the particles are suspended in the fluidizing medium can be. Although the exact size of the particles depends on the conditions of the reactor and the The type of feed to be converted will be particles approximately 20-200 microns in size generally for suspension in fluidized beds

80981 1/088480981 1/0884

pipi

zufriedenstellend.satisfactory.

Da Teilchen unterschiedlicher Größe'durch ein und denselben Strom eines Pluidisierungsmittels unterschiedlich beeinflußt werden, ist es äußerst wünschenswert, daß die Wirbelschichtkatalysatorteilchen eine verhältnismäßig konstante Teilchengröße aufweisen. Andernfalls werden die feineren Teilchen zu leicht fluidisiert und sie werden sich rasch von den größeren Teilchen trennen, welche dazu neigen werden, sich in einer dichten Phase anzusammeln. Es ist daher sehr wünschenswert, die Katalysatoren nach einem Verfahren herzustellen, welches eine genaue Regelung von Teilchengröße und Dichte gestattet.Since particles of different sizes' by a and the same flow of pluidizing agent are affected differently, it is highly desirable that the Fluidized bed catalyst particles have a relatively constant Have particle size. Otherwise the finer particles will be fluidized too easily and they will separate rapidly separate from the larger particles, which will tend to accumulate in a dense phase. It is therefore, it is very desirable to manufacture the catalysts by a process which allows precise control of particle size and density allowed.

Aus dem gleichen Gesichtspunkt ist auch die Beständigkeit gegen Abrieb, Bruch oder Zerfall eine wichtige Eigenschaft von Wirbelschichtkatalysatorteilchen. Wenn die Teilchen die Neigung haben, während der Pluidisierung und Förderung durch die ganze im einzelnen verwendete Anlage leicht zu brechen oder zu zerfallen, wird sich eine große Menge an Peinteilen bilden, welche aus der Anlage entfernt werden muß und einen ständigen Ersatz erfordert. Die Notwendigkeit zur Haltung eines großen Katalysatorvorrats zum Ersatz von Teilchenverlust infolge Abrieb verringert die Wirtschaftlichkeit von Verfahren, welche derartige Katalysatoren verwenden, in starkem Maße.Persistence is from the same point of view against abrasion, breakage or disintegration an important property of fluidized bed catalyst particles. When the particles have the tendency during pluidization and promotion easily broken or disintegrated by the whole of the particular plant used, a large amount of Form penalty parts, which must be removed from the system and require constant replacement. The need for Maintaining a large supply of catalyst to replace the loss of particles due to abrasion reduces profitability of processes using such catalysts to a large extent.

Ohne zu weit in die Theorie einzudringen., welche der katalytischen Aktivität von kristallinen AluminosilicatenWithout going too far into the theory of the catalytic activity of crystalline aluminosilicates

BAD ORIGINAL 809811/0884 BATH ORIGINAL 809811/0884

zugrundeliegt, kann allgemein gesagt werden, daß ihre Aktivität mit der kristallinen Struktur des besonderen Materials in Beziehung steht. Demgemäß ist es sehr wünschenswert, daß bei jeglichen Verfahren, die zur Bildung von derartige Materialien umfassenden Wirbelschichtkatalysatoren Anwendung finden, die geordnete oder kristalline Struktur des Materials erhalten bleibt, so daß dessen Aktivität nicht geschädigt wird.underlying it can generally be said that their activity is related to the crystalline structure of the particular material. Accordingly, it is very desirable that in any process used to form such materials comprehensive fluidized bed catalysts are used, the ordered or crystalline structure of the material is preserved so that its activity is not damaged.

Es ist weiterhin wünschenswert, Wirbelschichtkatalysatorteilchen geregelter Größe und Dichte herstellen zu können,, so daß die Eigenschaften von Wirbelschichtbetten aus solchen Teilchen so gleichmäßig wie möglich sind.It is also desirable to use fluidized bed catalyst particles Controlled size and density to be able to produce, so that the properties of fluidized beds made of such particles are as uniform as possible.

Weitere wertvolle Eigenschaften von Itfirbelsehichtkatalysatoren, insbesondere von Wirbelschichtkatalysatoren zur Verwendung in Kohlenwasserstoffkrackanlagen, sind gute thermische und Wasserdampfbeständigkeit unter Regenerationsbedingungen, gute Umwanalungaaktivität^, Stabilität im Reaktor und hohe Produktselektivitat,Further valuable properties of airborne coating catalysts, in particular of fluidized bed catalysts for use in hydrocarbon cracking plants, are good thermal and water vapor resistance under regeneration conditions, good circulation activity ^, stability in the reactor and high product selectivity,

Das bevorzugte Verfahren zur Erzeugung von Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung umfaßt die Maßnahme, eine überaktive kristalline Aluminosilieatkomponente mit einer verhältnismäßig inaktiven Matrixkomponente zu vereinigen. Es sind verschiedene zufriedenstellende Arbeitsweisen zur Herstellung von zusamraengesetzten Wirbelschichtkatalysatoren entwickelt worden und diese Verfahren umfassen im allgemeinenThe preferred method of making fluidized bed catalysts according to the invention the measure comprises an overactive crystalline aluminosilicate component with to combine a relatively inactive matrix component. There are several satisfactory ways of working Manufacture of composite fluidized bed catalysts have been developed and these procedures generally include

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die Einverleibung von feinteiligen Aluminosilicatteilchen in eine Matrixkomponente, die vorzugsweise aus einem anorganischen Oxydgel, z.B. einem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, besteht.the incorporation of finely divided aluminosilicate particles into a matrix component, which preferably consists of an inorganic Oxide gel, e.g., a silica-alumina gel.

Eine bevorzugte Arbeitsweise zur Erzeugung von hochaktiven Wirbelschichtkatalysatoren, welche kristalline Aluminosilicatkomponenten enthalten, umfaßt die nachstehenden allgemeinen Arbeitsstufen:A preferred procedure for producing highly active fluidized bed catalysts which are crystalline Containing aluminosilicate components include the following general work stages:

(a) Herstellung der Aluminosilicatkomponente: "(a) Preparation of the aluminosilicate component: "

Es wird ein geeignetes kristallines Aluminosilicat für die Einverleibung in die Matrixkomponente ausgewählt. Wenngleich das kristalline Aluminosilicat bei der Herstellung einiger Katalysatoren in einem nicht abgewandelten Zustand benutzt werden kann, wird es normalerweise zur Abwandlung seiner Eigenschaften behandelt, insbesondere wenn der fertige Katalysator für die Kohlenwasserstoffumwandlung verwendet werden soll.A suitable crystalline aluminosilicate is selected for incorporation into the matrix component. Although the crystalline aluminosilicate can be used in an unmodified state in the manufacture of some catalysts, it is normally treated to modify its properties, particularly when the finished catalyst is to be used for hydrocarbon conversion.

Ein bevorzugtes Ausgangsmaterial für die Erzeugung , der erfindungsgemäßen Katalysatoren ist ein synthetischer Faujasit vom X-Typ. Dieser Katalysator kann durch Berührung mit einer Lösung von Seltenen-Erdchloriden ionenausgetauscht werden, um mindestens etwa 75 % des Natriumgehaltes des ursprünglichen Siebs zu entfernen.A preferred starting material for the production of the catalysts of the invention is a synthetic X-type faujasite. This catalyst can be ion exchanged by contact with a solution of rare earth chlorides to remove at least about 75 % of the sodium content of the original screen.

Die katalytischen Eigenschaften des Materials können duroh ein« Waseerdaapfbehandlung an dieser Stelle weiter abge- The catalytic properties of the material can be further reduced at this point by means of a «water vapor treatment.

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wandelt werden.to be changed.

Es wurde außerdem gefunden, daß die Aufrechterhaltung der Kristallinitat von erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren durch eine Vercalcinierung des kristallinen Aluminosilicate verbessert werden kann. Wenn beispielsweise das kristalline Aluminosilicat in einem verhältnismäßig inaktiven Matrixmaterial dispergiert werden soll, z.B. in einem SiIiciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, hat es sich als möglich erwiesen, die Kristallinitat des Aluminosilicats, z.B. eines mit Seltenen-Erden ausgetauschten synthetischen Faujasite, aufrechtzuerhalten, indem man das Material zum Austreiben von Wasser calciniert, hierdurch eine beständigere Struktur bildet und den Verlust an Kristallinitat während einer nachfolgenden raschen Trocknung, etwa durch Sprühtrocknung, Naßverarbeitung, Dämpfung und Alterung so gering wie möglich macht. Die Calcinierung kann durch Erhitzen des kristallinen Aluminosilicatsiebs nach Ionenaustausch auf eine Temperatur unter der Sintertemperatur des Siebes und allgemein im Bereich von 26O - 87I0C (500 - l600°F) erfolgen.It has also been found that the maintenance of the crystallinity of catalysts prepared according to the invention can be improved by calcining the crystalline aluminosilicate. For example, if the crystalline aluminosilicate is to be dispersed in a relatively inactive matrix material, such as a silicon dioxide-aluminum oxide gel, it has been found possible to maintain the crystallinity of the aluminosilicate, e.g. Expelling water is calcined, thereby forming a more stable structure and minimizing the loss of crystallinity during subsequent rapid drying, for example through spray drying, wet processing, steaming and aging. The calcination can be by heating the crystalline Aluminosilicatsiebs after ion exchange to a temperature below the sintering temperature of the sieve and generally in the range of 26O - 87i 0 C (500 - l600 ° F) take place.

Die Vorcalcinierung des kristallinen Aluminosilicats kann auch durch Hochtemperatursprühtrocknung der Aluminosilicatteilchen nach der Bildung erfolgen. Beispielsweise können nasse mit Seltenen-Erdionen ausgetauschte Teilchen aus synthetischem Faujasit vorcalciniert werden, indem man sie in einen Luftstrom sprühtrocknet, der eine EinlaßtemperaturThe precalcination of the crystalline aluminosilicate can also be accomplished by high temperature spray drying of the aluminosilicate particles after formation. For example, wet rare earth ion exchanged particles of synthetic Faujasite can be precalcined by spray drying them in a stream of air having an inlet temperature

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von 5^8°C (10000P) und eine Auslaßtemperatur von 246°Cof 5 ^ 8 ° C (1000 0 P) and an outlet temperature of 246 ° C

F) hat. Andere Arbeitsweisen für die VorcalcinierungF) has. Other working methods for precalcination

sind beispielsweise die Calcinierung des kristallinen Aluminosilicate über einen Zeitraum von 3 Stunden bei 593°C (11000P) in Luft oder in einer WasserdampfatmoSphäre bei 1,05 kg/cm2 (15 psig).for example, the calcination of the crystalline aluminosilicates over a period of 3 hours at 593 ° C (1100 0 P) in air or in a water vapor atmosphere at 1.05 kg / cm 2 (15 psig).

Teilchen des sich ergebenden mit Seltenen-Erden ausgetauschten kristallinen Aluminosilicats, die einen durch Wägung bestimmten mittleren Teilehendurchmesser bis herauf zu etwa 40 u haben, können dann in Vorbereitung für die 'Bildung des zusammengesetzten Katalysators in Wasser aufgeschlämmt werden.Particles of the resultant rare earth exchanged crystalline aluminosilicate which have a through Weighing certain mean part diameters up to about 40 u can then be used in preparation for the 'formation of the composite catalyst slurried in water will.

(b) Herstellung der die Gelmatrix bildenden Lösungen: Allgemein können die Gele hergestellt werden, indem man Lösungen von Salzen gelbildender Oxyde neutralisiert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Matrix aus einem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel verwendet. Diese wird normalerweise durch Neutralisation einer Lösung von Natriurasilicat mit einer Säurelösung hergestellt. Die Säurelösung kann auch ein Salz enthalten, z.B. Aluminiumsulfat, welches den Aluminiumoxydgehalt des Geles herbeiführt. Demgemäß werden als Vorstufe der Gelbildung zunächst gelbildende Lösungen bereitet. Die gelbildenden Lösungen zur Verwendung bei der Herstellung eines Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgels umfassen im allgemeinen eine wäßrige Lösung von Natrlumsllicat und eine wäßrige Lösung, die eine Säure und(b) Preparation of the solutions forming the gel matrix: In general, the gels can be prepared by neutralizing solutions of salts of gel-forming oxides. In a preferred embodiment of the invention a silica-alumina gel matrix is used. This is usually done by neutralizing a Solution of sodium silicate made with an acid solution. The acid solution can also contain a salt, e.g. aluminum sulfate, which brings about the aluminum oxide content of the gel. Accordingly, gel-forming solutions are first prepared as a preliminary stage of gel formation. The gel-forming solutions for use in preparing a silica-alumina gel will generally comprise an aqueous solution of Natrlumsllicat and an aqueous solution containing an acid and

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Aluminiumsulfat enthält.Contains aluminum sulphate.

Die Matrix kann auch nach anderen Arbeitsmethoden hergestellt werden, wie sie in der Patentliteratur angegeben sind, beispielsweise nach den Methoden gemäß der USA-Patente 2,701 793, 2 859 184, 2 941 961, 3 003 951-und 3 023 172.The matrix can also be produced by other working methods, as indicated in the patent literature are, for example, by the methods of U.S. Patents 2,701,793, 2,859,184, 2,941,961, 3,003,951 and 3,023,172.

Das Matrixmaterial kann auch behandelt werden, um es für eine Desaktivierung durch Wasserdampf empfänglicher zu machen. Dies kann durch Bildung einer Matrix mit einem hohen Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Verhältnis erfolgen, da derartige Materialien leichter durch Wasserdampf desaktiviert werden. Die Empfänglichkeit der Matrix für eine Desaktivierung durch Wasserdampfbehandlung kann auch dadurch erhöht werden, daß man eine verhältnismäßig große Menge an Natrium in dem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel beläßt.The matrix material can also be treated to make it more susceptible to deactivation by water vapor close. This can be done by forming a matrix with a high silica / alumina ratio, because such materials are more easily deactivated by water vapor will. This can also increase the susceptibility of the matrix to deactivation by steam treatment be that you have a relatively large amount of sodium left in the silica-alumina gel.

Die Aktivitättader Matrix kann auch vor der Vereinigung mit der hochaktiven Aluminosilicatkomponente verringert werden, indem man katalytisch inerte Peinteile in die Matrix ein- -" verleibt .The activity tader matrix can also be pre-merged with the highly active aluminosilicate component by adding catalytically inert particles to the matrix - " incorporated.

Anstelle einer Wasserdampftemperung des Produktes zur Verringerung der Aktivität der Matrix, wi# bei der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise, kann es vorzuziehen sein, eine Matrix geringer Aktivität zu verwenden und hierdurch eine Wasserdampfbehandlung unnötig zu machen. Geeignete Matrixmaterialien mit sehr geringen Aktivitäten sind beispielsweise Tone, Aluminiumoxyde, hydratisierte Metalloxyde,Instead of steam tempering the product to reduce the activity of the matrix, as in the above procedure described, it may be preferable to use a matrix of low activity and thereby to make steam treatment unnecessary. Suitable Matrix materials with very low activities are, for example, clays, aluminum oxides, hydrated metal oxides,

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Siliciumdioxydgel, Aluminiumoxydgel, Thoriumoxydgel, Erdalkalioxyd-Silieiumdioxydgele, Gele oder Niederschläge von Cer oder Seltenen-Erden, Zirkonoxydgel, Hafniumoxydgel, Zinnoxydgel, Titanoxydgel usw.Silica gel, alumina gel, thorium oxide gel, Alkaline earth oxide-silicon dioxide gels, gels or precipitates of cerium or rare earths, zirconium oxide gel, hafnium oxide gel, Tin oxide gel, titanium oxide gel, etc.

(c) Einführung der kristallinen Aluminosilicatkomponente in die gelbildenden Lösungen:(c) Introduction of the crystalline aluminosilicate component in the gel-forming solutions:

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Katalysatorherstellung ist es im allgemeinen vorzuziehen, die kristalline Aluminosillcatkomponente durch Zugabe eines Breies von Aluminosilicatteilchen zu den gelbildenden Lösungen einzuführen. Gewöhnlich wird die Zugabe zu der Natriumsilicatlösung unter ständiger Rührung oder Bewegung vorgenommen, um die Teilchen in einem völlig dispergierten Zustand zu halten.In the process of the invention for preparing the catalyst, it is generally preferable to use the crystalline Introduce the aluminosilicate component by adding a slurry of aluminosilicate particles to the gel-forming solutions. Usually the addition to the sodium silicate solution is made with constant stirring or agitation, to keep the particles in a fully dispersed state.

Die Zugabe von überaktiven kristallinen Aluminosilicatteilchen kann auch zu der Säurelösung oder zu den Silicat- und Säurelösungen nach deren Vermischung aber vor der Bildung des Geles erfolgen.The addition of overactive crystalline aluminosilicate particles can also be added to the acid solution or to the silicate and acid solutions after they have been mixed but before the formation of the gel take place.

Gemäß der bevorzugten Arbeitsweise hat es sich als sehr wünschenswert erwiesen, zu den hydrogelbildenden Lösungen Peinteile zuzusetzen. Rückführfeinteile aus einer Sprühtrocknungsanlage oder aus dem katalytisehen Reaktor selbst sind für diesen Zweck geeignet. Diese Peinteile werden vorzugsweise auf einen durch Wägung bestimmten mittleren Teilchendurchmesser von 2-7 Mikron gemahlen und sie können mit den kristallinen Aluminosilicatteilchen vor der Ver-In accordance with the preferred procedure, it has proven very desirable to add to the hydrogel-forming solutions To add punishments. Return fines from a spray drying system or from the catalytic reactor itself are suitable for this purpose. These fine parts are preferably reduced to an average particle diameter determined by weighing milled from 2-7 microns and they can be mixed with the crystalline aluminosilicate particles prior to

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einigung mit den gelbildenden Lösungen in Wasser aufgeschlämmt werden. Es wurde gefunden, daß die Zugabe der Rückführfeinteilchen in dieser Weise die Härte verbessert und die Dichte der durch Sprühtrocknung gebildeten Wirbelschichtkatalysatorteilchen erhöht. Außerdem ist diese Arbeitsweise sehr wirtschaftlich in der Gesamterzeugung des Katalysators, indem sie Abfall in Form von Feinteilchen, die in irgendeiner Stufe des Verfahrens erzeugt werden können, sei es während der Mahlung, der Sprühtrocknung oder irgendwelcher anderen Verarbeitungsgänge, beseitigt.Agreement with the gel-forming solutions slurried in water will. It has been found that the addition of the recycle fine particles in this way improves the hardness and the density of the fluidized bed catalyst particles formed by spray drying is increased. In addition, this way of working is very economical in the total production of the catalyst by they waste in the form of fines that can be generated at any stage of the process, be it during the Grinding, spray drying or any other processing steps eliminated.

Die zu dem Aluminosilicat und der Gelmatrix zugesetzten Feinteilchen können eine Größe bis herauf zu einem durch Wägung bestimmten mittleren Teilchendurchmesser von etwa 40 Mikron haben. Besondere Vorzüge können auch durch Zugabe von Feinteilchen unterhalb etwa 7 Mikron und vorzugSx weise im Größenbereich von 0,3 - 3,0 Mikron erzielt werden.Those added to the aluminosilicate and gel matrix Fine particles can have a size up to an average particle diameter of, as determined by weighing about 40 microns. Special benefits can also go through Addition of fines below about 7 microns and preferably Sx can be achieved in the size range 0.3-3.0 microns.

Für eine verbesserte Abriebsbeständigkeit und eine höhere Diffusivität des Produktes können weiterhin andere feinteilige Feststoffe in die Matrix einverleibt werden, z.B. getrocknetes Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd, andere Oxydgele, Tone, Metallsalze, wie Baryte, usw. Die zugesetzten Feinteile und aktiven Komponenten zusammen werden im allgemeinen etwa 5-50 Vol.-# und vorzugsweise 15 - j50 Vol.-% des Fertigproduktes ausmachen.For improved abrasion resistance and a higher diffusivity of the product, other finely divided solids can also be incorporated into the matrix, for example dried silicon dioxide-aluminum oxide, other oxide gels, clays, metal salts such as barytes, etc. The added fines and active components together are generally about 5-50 vol .- #, and preferably 15 - J50 vol -.% make the finished product.

Die Einverleibung von Feinteilchen ist nicht in allen Fällen wichtig, wenngleich sie in vielen Fällen zweckmäßigIncorporation of fine particles is not important in all cases, although it is useful in many cases

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sein kann. Katalysatoren der erörterten Art sind ohne Zugabe von Rückführfeinteilchen mit ausgezeichneten Ergebnissen hergestellt worden.can be. Catalysts of the type discussed are without addition of recycle fines has been produced with excellent results.

Weiterhin wurde gefunden, daß gute Ergebnisse erzielt werden können, wenn man ein Matrixhydrogel verwendet, z. B. ein Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydhydrogel, das einen auf den Bereich von etwa 6-11 eingestellten und vorzugsweise im Bereich von etwa 7,0 - 10,0 liegenden pH-Wert hat. Der pH-Wert λ kann durch Zugabe von Alkalien eingestellt werden, z.B. von Natriumhydroxyd, Ammoniumhydroxyd, Calciumoxyd oder Calciumhydroxyd, Magnesiumoxyd oder Magnesiumhydroxyd, usw., wenn die Matrix zu sauer ist. Wenn das Matrixhydrogel zu alkalisch ist, können Säuren oder saure Salze, wie Ammoniumchlorid, verwendet werden. Die hydratisierte Matrix kann im wesentlichen frei von löslichen Salzen gewaschen werden und der Natriumgehalt sollte geringer als 0,5 % Natrium (auf Basis trockener Peststoffe) und vorzugsweise geringer als 0,2 % Natrium sein. (It has also been found that good results can be obtained using a matrix hydrogel, e.g. B. a silica-alumina hydrogel having a pH adjusted to the range of about 6-11 and preferably in the range of about 7.0-10.0. The pH value λ can be adjusted by adding alkalis, for example sodium hydroxide, ammonium hydroxide, calcium oxide or calcium hydroxide, magnesium oxide or magnesium hydroxide, etc., if the matrix is too acidic. If the matrix hydrogel is too alkaline, acids or acidic salts such as ammonium chloride can be used. The hydrated matrix can be washed substantially free of soluble salts and the sodium content should be less than 0.5 % sodium (on a dry pesticide basis) and preferably less than 0.2 % sodium. (

Es wurde gefunden, daß die Anwendung eines hohen pH-Wertes in der Hydrogelmatrix vor einer Sprühtrocknung die Struktur der Matrix öffnet und die physikalischen Eigenschaften des Katalysators verbessert.It has been found that using a high pH in the hydrogel matrix prior to spray drying opens the structure of the matrix and improves the physical properties of the catalyst.

(d) Perlenbildung:(d) Beading:

Der Brei aus Aluminosilicatteilchen und Feinteilen, sofern Peinteile Anwendung finden, wird dann in den das MatriXgel bildenden Lösungen dlspergiert; letztere werdenThe pulp of aluminosilicate particles and fines, if fine parts are used, is then added to the MatriXgel-forming solutions are dispersed; the latter will be

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vermischt und zu einem Hydrogel erstarren gelassen, welches die Aluminosilicatteilchen darin verteilt enthält. Die Hydrogelbildung kann durchgeführt werden, indem man das Gemisch aus gelbildenden Lösungen und dispergierten Aluminosilicatteilchen zu Tröpfchen formt und die Tröpfchen durch ein Absetz- oder Erstarrungsmedium, z.B. eine ölsäule, herabsinken läßt. Die Azidität des Hydrogeles wird geregelt, um die Eigenschaften des Produktgeles zu beeinflussen und eine solche Erstarrungszeit zu schaffen, daß die Erstarrung während des Durchgangs der Tröpfchen durch die Erstarrungssäule zum Abschluß kommt.mixed and allowed to solidify into a hydrogel, which the Contains aluminosilicate particles dispersed therein. The hydrogel formation can be carried out by mixing the mixture gel-forming solutions and dispersed aluminosilicate particles are formed into droplets and the droplets are formed by a settling or Lets solidification medium, e.g. an oil column, sink. The acidity of the hydrogel is regulated to the properties of the product gel and to create such a setting time that the solidification during the passage the droplet comes to an end through the solidification column.

Nach dem Waschen oder Spülen können die in dieser Weise erhaltenen Perlen weiteren Behandlungen unterworfen werden, z.B. einer zusätzlichen Ionenaustauschbehandlung mit Seltenen-Erdchlorid- oder Ammoniumlösungen.After washing or rinsing, the beads obtained in this way can be subjected to further treatments e.g. an additional ion exchange treatment with rare earth chloride or ammonium solutions.

Weiterhin hat es sich in einigen Fällen als wünschenswert erwiesen, die Dichte der Perlen zu verringern, indem man eine Wärmebehandlungsstufe entweder gleichlaufend mit oder vor der Waschung einschaltet. Beispielsweise kann die Wärmebehandlung erfolgen, indem man die Hydrogelperlen in Schleusen- oder Spülwasser über einen Zeitraum von 4 Stunden bei einer Temperatur von etwa 380C (1000F) hält, um die Dichte des Produktes zu verringer-^n. Eine Wärmebehandlung kann auch über unterschiedliche Zeiträume bei erhöhten ^Temperaturen durchgeführt werden.Furthermore, in some cases it has been found desirable to reduce the density of the beads by using a heat treatment step either concurrently with or prior to washing. For example, the heat treatment can be carried out by holding the hydrogel beads in lock or rinse water for a period of 4 hours at a temperature of about 38 ° C. (100 ° C.) in order to reduce the density of the product. A heat treatment can also be carried out over different periods of time at elevated temperatures.

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(e) Bildung von Wirbelschichtkatalysatorteilchen:(e) Formation of fluidized bed catalyst particles:

Gemäß der bevorzugten Arbeitsweise werden die Perlen dann in Wasser gerührt oder geschlagen, um eine Paste oder einen Brei zu bilden, in dem Teilchen der Zusammensetzung fein verteilt und völlig dispergiert sind. Dieser wäßrige Brei wird dann vorzugsweise versprüht, um Mikrokügelchen des Katalysators zu bilden, welche zur Verwendung bei katalytisehen Wirbelschichtverfahren geeignet sind.In accordance with the preferred procedure, the beads are then stirred or whipped in water to form a paste or to form a slurry in which particles of the composition are finely divided and fully dispersed. This watery one Slurry is then preferably sprayed to form microspheres of the catalyst which are suitable for use in catalytic applications Fluidized bed processes are suitable.

Die Versprühung der katalysatorbildenden Schlämme oder Lösungen kann nach einer Anzahl von Methoden erfolgen, z.B. durch Sprühformung der Tröpfchen in Luft oder durch Leiten der versprühten Tröpfchen in Gleichstrom, Gegenstrom, Halbgegenstrom oder Kreisstrom inbezug auf einen Strom eines Trocknungsgases.The spraying of the catalyst forming sludges or solutions can be done by a number of methods, e.g. by spray forming the droplets in air or by directing the sprayed droplets in cocurrent, countercurrent, Semi-countercurrent or circular current in relation to a flow of a drying gas.

Eine Sprühformung kann mit oder ohne Trocknung durchgeführt werden. In jedem Falle dient die Versprühung zur Bildung von kleinen etwa kugelförmig gestalteten Teilchen des Katalysators. Wenn wesentliche Peuchtigkeitsmengen zu entfernen sind, erfolgt die Versprühung normalerweise in einem Strom eines erhitzten Trocknungsgases.Spray molding can be carried out with or without drying. In any case, the spraying is used for formation of small approximately spherical particles of the catalyst. When removing substantial amounts of moisture the spray is normally in a stream of heated drying gas.

Bei der Sprühtrocknung unter Anwendung einer Arbeitsweise mit Halbgegenstrom werden die Tröpfchen aufwärts in eine Kammer versprüht, welche Trocknungsgas enthält und in der die Tröpfchen teilweise getrocknet werden, worauf den Tröpfchen gestattet wird, abwärts im Gegenstrom zu einemSpray drying, using a semi-countercurrent technique, causes the droplets to move upwards in a chamber sprays which contains drying gas and in which the droplets are partially dried, whereupon the Droplet is allowed to descend in countercurrent to one

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aufsteigenden Strom eines Trocknungsgases herabzurieseln.to trickle down an ascending stream of a drying gas.

. Das Trocknungsmedium in der Sprühtrocknungseinrichtung kann aus überhitztem Wasserdampf bestehen; dieser hat die Neigung, die katälytischen Eigenschaften des Aluminosilicate zu erhalten.'. The drying medium in the spray drying device can consist of superheated steam; this one has the Inclination to the catalytic properties of aluminosilicates to obtain.'

(f) Behandlungen nach der Bildung: Nachdem die Wirbelschichtkatalysatorteilchen durch Sprühformung, Sprühtrocknung Q.dgl. gebildet worden sind, kann es wünschenswert sein, die Teilchen gewissen zusätzlichen Behandlungen zu unterwerfen. Gemäß einer bevorzugten Arbeitsweise können die zusammengesetzten Katalysatorteilchen mit Wasserdampf behandelt werden. Wenn beispielsweise die zusammengesetzten Teilchen etwa 5 Gew.-% eines mit Seltenen-Erden ausgetauschten synthetischen Faujasite vom X-Typ und 95 Gew.-% einer Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelmatrix umfassen, kann die Zusammensetzung beispielsweise 24 Stunden bei 0 (12000P) in Wasserdampf von 1,05 kg/cm (15 psi) gedämpft werden. Alternativ kann die Wasser damp f. behandlung über 1.6. Stunden bei 704°C (130O0F) in Wasserdampf bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden, um die gewünschte Abwandlung der katälytischen Eigenschaften des Produktes zu erzielen.(f) Post-Formation Treatments: After the fluidized bed catalyst particles have been formed by spray molding, spray drying, etc. Having formed, it may be desirable to subject the particles to certain additional treatments. According to a preferred procedure, the composite catalyst particles can be treated with water vapor. For example, when the composite particles about 5 wt -.% Of exchanged rare earth synthetic faujasites, X-type and 95 wt -. Comprise% of a silica-Aluminiumoxydgelmatrix, the composition may, for example, 24 hours at 0 (1200 0 P) in water vapor at 1.05 kg / cm (15 psi). Alternatively, the water steam treatment can be carried out via 1.6. Hours at 704 ° C (130O 0 F) in steam at atmospheric pressure to achieve the desired modification of the catalytic properties of the product.

Zusätzlich zu Ionenaustausch- und Wasserdampfbehandlungen kann der zusammengesetzte Katalysator nach der Bildung auch anderen chemischen Behandlungen unterworfen werden, um ihn zu desaktivieren, die Selektivität zu verbessern oder die katälytischen Eigenschaften des Materials in andererIn addition to ion exchange and steam treatments after formation, the composite catalyst can also be subjected to other chemical treatments, to deactivate it, to improve the selectivity or the catalytic properties of the material in others

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Weise abzuwandeln. Beispielsweise kann der zusammengesetzte Katalysator zur Abwandlung seiner Eigenschaften mit einer Calciumacetat-Essigsäurelösung oder mit einer Calciumhydroxydlösung behandelt werden.Way to modify. For example, the compound Catalyst for modifying its properties with a calcium acetate-acetic acid solution or with a calcium hydroxide solution be treated.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. The invention is explained further below with the aid of exemplary embodiments.

Beispiel 1example 1

Es wurde ein Brei aus 2,6l Gew.-% eines teilchenförmigen mit Seltenen-Erden ausgetauschten synthetischen Faujasite vom X-Typ, in dem 90 % der ursprünglichen Natriumionen durch Seltene-Erdionen ersetzt waren, hergestellt. Die Teilchen hatten einen Durchmesser von 2 - 7 Mikron. Zu diesem Brei wurden 17,^9 Gew.-% zurückgeführter Peinteile aus zusammengesetztem Katalysator, die auf einen Teilchendurchmesser von 2-7 Mikron gemahlen waren, zugefügt. Die frischen kristallinen Aluminosilicatteilchen wurden zu 80 Gew.-% Wasser zugefügt und völlig darin dispergiert. Were% of a particulate rare-earth exchanged synthetic faujasites, X-type, in which 90% of the original sodium ions by rare earth ions replaced manufactured - it was a slurry of 2,6l wt.. The particles were 2-7 microns in diameter. To this slurry, 17 ^ 9 wt -.% Of recirculated Peinteile made of a composite catalyst, which was milled to a particle diameter of 2-7 microns, was added. The fresh crystalline aluminosilicate was added to 80 wt -% added water and completely dispersed therein..

Dann wurde eine Lösung hergestellt, indem 54*65 Gew.-% Natriumsilicat und 2,47 Gew.-% eines Natriumhydroxyds in 42,88 Gew.-% Wasser aufgelöst wurden. Eine zweite Lösung wurde durch Auflösen von 3,29 Gew.-% H2SO^ (100 %) und 5,8o Gew.-# Al2(SOw), in 90,91 Gew.-% Wasser hergestellt.Then, a solution was prepared by adding 54 * 65 wt -% sodium silicate, and 2.47 wt -% water were dissolved -% of a Natriumhydroxyds in 42.88 wt.... A second solution was prepared by dissolving 3.29 wt - (100%) and 5,8o wt .- # Al 2 (SOW), in 90.91 wt% H 2 SO ^ -.% Water..

Der Brei aus aktiven Teilchen, welcher frisches Aluminosilicat und zurückgeführte Peinteile des zusammen-The pulp of active particles, which contains fresh aluminosilicate and recycled particles of the combined

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gesetzten Katalysators enthielt, wurde dann in den Lösungen dispergiert, und zwar in den nachstehendenjirelativen Volumina: 0,229 Volumen Brei, 0,853 Volumen Natriumsilicatlösung und 1,000 Volumen Säure-Alaun-Lösung.The catalyst contained was then added to the solutions dispersed in the following relative volumes: 0.229 volumes of slurry, 0.853 volumes of sodium silicate solution and 1,000 volumes of acid-alum solution.

Tropfehen aus der Vereinigung von Brei· und Lösungen wurden dann durch eine Ölerstarrungssäule bei einer Temperatur von etwa 20°C (680F) geleitet. Die Gelierungszeit des Soles betrug 4,6 Sekunden.Drip away from the union of slurry · and solutions were then passed through a solidification oil column at a temperature of about 20 ° C (68 0 F). The gel time of the sol was 4.6 seconds.

Die Temperatur, bei der die vorstehenden Lösungen gebildet wurden, lag im'Bereich- von 10 - 12,80C (50 - 55°?).*■ und der sich ergebende pH-Wert des Hydrogeles wurde auf etwa 7,9 - 8,0 eingestellt. _ ■The temperature at which the above solutions were formed im'Bereich- was 10 to 12.8 C 0. (50 - 55 °) * ■ and the resulting pH of the hydrogel was adjusted to about 7.9 - 8.0 set. _ ■

Die Perlen wurden dann aus der ölsäule abgezogen und etwa 2 Stunden bei Umgebungstemperatur mit einer Lösung von 1,2 % (NH^)2SOiJ. behandelt, um Öl von der Oberfläche der Perlen zu. entfernen.The beads were then withdrawn from the oil column and treated with a solution of 1.2 % (NH ^) 2 SOiJ for about 2 hours at ambient temperature. treated to remove oil from the surface of the pearls. remove.

Die Perlen wurden danach einer Ionenaustauechstufe unterworfen, indem sie mit einer wäßrigen Lösung von 3,9 % (NH^ J2SO^, über einen Zeitraum von etwa 4 Stunden bei Umgebungstemperatur in Berührung gebracht wrür.den. Diese Basenaustauschbehandlung wurde fünfmal wiederholt, wobei die Perlen dem ständigen -Fluß der Behandlungslösung über 75 % eines Jeden Vierstundenkreislaiifs unterworfen wurden.The beads were then subjected to an ion exchange step by contacting them with a 3.9% aqueous solution (NH ^ I 2 SO ^, for about 4 hours at ambient temperature. This base exchange treatment was repeated five times, with the beads were subjected to the continuous flow of treatment solution for 75 % of each four hour circle.

Dann wurden die Perlen über Kreisläufe von 4 Stunden Dauer mit Wasser gewaschen und jeder Kreislauf wurde fünfmalThen the beads were circulated over 4 hours Duration washed with water and each cycle was five times

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wiederholt.repeated.

Nachfolgend wurden die Perlen mit Wasser zu einer Paste mit einem Peststoffgehalt von 6-10 Gew.-% vermählen und dann in einer herkömmlichen Sprühtrocknungseinrichtung verarbeitet. Die Einlaßtemperatur der Luft in dem Sprühtrockner betrug 427 - 538°C (800 - 10000P) und die Auslaßtemperatur in der Luft lag zwischen 177° und 204°C (350 - 400°F). Das Produkt aus der Sprühtrocknung hatte die Form von Mikrokügelchen mit einem Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 10 - 15 Gew.-Jg.Subsequently, the beads were washed with water into a paste with a Peststoffgehalt of 6-10 wt -% milled and then processed in a conventional spray drying means.. The inlet temperature of the air in the spray dryer was 427-538 ° C (800-1000 0 P) and the outlet in the air was between 177 ° and 204 ° C (350-400 ° F). The product from the spray drying was in the form of microspheres with a moisture content in the range of 10-15 wt.

Die Mikrokügelchen wurden danach mit Wasserdampf getempert, indem sie einer 100 #igen Wasserdampfatmosphäre bei einer Temperatur von 7O4°C (1300°F) über einen Zeitraum von 16 Stunden ausgesetzt wurden.The microspheres were then steam annealed using a 100 # steam atmosphere at a temperature of 7O4 ° C (1300 ° F) for a period of time were exposed for 16 hours.

Beispiel 2Example 2

Es wurden Lösungen und Schlämme in der nachstehenden Weise hergestellt:There were solutions and slurries in the following Way made:

1) 8,73 kg (19,25 lbs) Natriumsilicat (N-Qualität; 28,9 Gew.-^ SiO2) wurden in 4,42 kg (9,70 lbs) Wasser aufgelöst und1) 8.73 kg (19.25 lbs) sodium silicate (N grade; 28.9 wt .- ^ SiO 2 ) was dissolved in 4.42 kg (9.70 lbs) water and

785,42 g (1,73 lbs) Ton (87 % Feststoffe) wurden dann in dieser Lösung dispergiert;785.42 g (1.73 lbs) clay (87 % solids) was then dispersed into this solution;

2) 458,54 g (1,01 lbs) Natriumaluminosilicat vom Y-Typ (47,5 % Feststoffe) wurden in 3,98 kg (8,95 lbs) Wasser aufgeschlämmt und dieser Brei wurde dann gründlich in der Lösung 1) dispergiert, wobei eine Lösung mit einem spezifischen Gewicht von 1,203 bei 26,7°C (800F) gebildet wurde;2) 458.54 g (1.01 lbs) of Y-type sodium aluminosilicate (47.5 % solids) was slurried in 3.98 kg (8.95 lbs) of water and this slurry was then thoroughly dispersed in solution 1) to give a solution with a specific gravity of 1.203 at 26.7 ° C (80 0 F) was formed;

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3) 898,92 g (1,98 lbs) Schwefelsäure (97 %) und 1,92 kg (4,23 lbs) Aluminiumsulfat (Al2^)3 . l8 HgO) wurden in 25,94 kg (57,10 lbs) Wasser aufgelöst.3) 898.92 g (1.98 lbs) sulfuric acid (97 %) and 1.92 kg (4.23 lbs) aluminum sulfate (Al 2 ^) 3 . 18 HgO) were dissolved in 25.94 kg (57.10 lbs) of water.

Die in der vorstehenden Weise hergestellten LösungenThe solutions prepared in the above manner

und Schlämme wurden dann kontinuierlich durch eine Mischdüseand slurries were then continuously passed through a mixing nozzle

zusammengemischt, wobei 428 ml/min der dispergiertes Y-Alumino-mixed together, with 428 ml / min of the dispersed Y-alumino-

o silicat enthaltenden Silicatlösung bei 18,3 C (65 F) zuo silicate containing silicate solution at 18.3 C (65 F)

436 ml/min der Säure-Alaun-Lösung bei 5 C (4l°F) zugesetzt wurden. Diese Mischung bildete ein Hydrosol mit einem pH-Wert von 8,5 und einer Gelierungszeit von 3*3 Sekunden bei 18,3°C (650F). Das Hydrosol wurde dann zu Hydrogelperlen verarbeitet, indem es zu Tröpfchen geformt wurde, welche durch eine ein flüssiges Erstarrungsmittel enthaltende Säule geleitet wurden.436 ml / min of the acid-alum solution was added at 5 ° C (41 ° F). This mixture formed a hydrosol having a pH of 8.5 and a gelation time of 3 * 3 seconds at 18.3 ° C (65 0 F). The hydrosol was then made into hydrogel beads by forming it into droplets which were passed through a column containing a liquid setting agent.

Die berechnete Zusammensetzung, auf Trockenbasis, betrug an diesem Punkt: 74,99 Gew.-^ Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydmatrix (93,8 Gew. -% SiO2 - 6,11 Gew. -% AIgO-,) und 25 Gew. -% zugesetzte Feinteile, von denen 6,07 Gew.-^ aus Natriumaluminosilxcat vom Y-Typ und 18,93 Gew.-% aus Ton bestanden.The calculated composition, on a dry basis, at this point was: 74.99 wt.% Silica-alumina matrix (93.8 wt. % SiO 2 - 6.11 wt. % AlgO-,) and 25 wt. % added fines, of which 6.07 wt .- ^ Natriumaluminosilxcat of Y-type and 18.93 wt -% consisted of clay..

Die in dieser Weise hergestellten Perlen wurden mit einer 2 #igen Seltenen-Erdchloridlösung (SECl . 6H2O) über 16 Stunden unter Anwendung eines halben Volumens Lösung je Volumen Hydrogel ionenausgetauscht und dann einem kontinuierlichen Ionenaustausch mit einer 1,4 #igen (NH^ J2SO^, -Lösung über 24 Stunden unterworfen. Die ausgetauschten Hydrogelperlen wurden danach gewaschen, in Wasser homogenisiertThe beads produced in this way were ion-exchanged with a 2 # rare earth chloride solution (SECl. 6H 2 O) for 16 hours using half a volume of solution per volume of hydrogel and then a continuous ion exchange with a 1.4 # (NH ^ J 2 SO ^, solution for 24 hours, after which the exchanged hydrogel beads were washed and homogenized in water

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sprühgetrocknet, um Mikrokügelchen von Wirbelschichtgrößenbereich zu erhalten.spray dried to fluidized bed size microspheres to obtain.

Beispiel 3Example 3

Ein Wirbelschichtkatalysator wurde wie im Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Hydrogelperlen nach den (NHj, )pSOu-Ionenaustausch- und den Waschbehandlungen gemäß Beispiel 2 erneut mit einer 0,25 gewichtsprozentigen SECl, . 6H2O Lösung über 4 Stunden in Berührung gebracht wurden. Die Perlen wurden dann frei von Chlorid- und Sulfationen gewaschen, homogenisiert und sprühgetrocknet, um Wirbelschichtteilchen wie im Beispiel 2 zu bilden.A fluidized bed catalyst was prepared as in Example 2, with the exception that the hydrogel beads after the (NHj,) pSOu ion exchange and washing treatments according to Example 2 again with a 0.25 percent by weight SECl,. 6H 2 O solution were brought into contact for 4 hours. The beads were then washed free of chloride and sulfate ions, homogenized and spray dried to form fluidized bed particles as in Example 2.

Beispiel 4Example 4

Lösungen und Schlämme wurden in der nachstehenden Weise hergestellt:Solutions and slurries were prepared in the following way:

1) 6,895 kg (15,32 lbs) Natriumsilicat (N-Qualität; 28,9 Gew.-^ SiO2) wurden in 3,484 kg (7,72 lbs) Wasser aufgelöst und dann wurden 330,15 g (0,725 lbs) McNamee-Ton (87 % Peststoffe) in dieser Lösung dispergiert; 1) 15.32 lbs. (6.895 kg) sodium silicate (N grade; 28.9 wt. ^ SiO 2 ) was dissolved in 7.72 lbs. (3.484 kg) of water and then 0.725 lbs. (330.15 g) of McNamee - Clay (87 % pesticides) dispersed in this solution;

2) 562,96 g (1,24 lbs) 13X-Natriumaluminosilicat (55,8 # Peststoffe) und 143,01 g (0,315 lbs) 4A-Natriumaluminosilicat (100 % Feststoffe) wurden in 3,2l4 kg (7,08 lbs) Wasser aufgeschlämmt. Dieser Brei wurde dann gründlich in der Lösung 1) dispergiert, wobei eine Lösung mit2) 562.96 g (1.24 lbs) of 13X sodium aluminosilicate (55.8 # pesticides) and 143.01 g (0.315 lbs) of 4A sodium aluminosilicate (100 % solids) were mixed in 3.214 kg (7.08 lbs ) Slurried water. This slurry was then thoroughly dispersed in the solution 1), being a solution with

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einem spezifischen Gewicht von 1,193 bei 28,30C (830F)a specific gravity of 1.193 at 28.3 0 C (83 0 F)

gebildet wurde; 3) 898,92 g (1,98 lbs) Schwefelsäure (97 %) und 1,92 kg (4,23 lbs) Aluminiumsulfat (Al2(SO^)3 . 18H2O) wurdenwas formed; 3) 898.92 g (1.98 lbs) sulfuric acid (97 %) and 1.92 kg (4.23 lbs) aluminum sulfate (Al 2 (SO ^) 3. 18H 2 O) were added

in 25,94 kg (57,1 lbs) Wasser aufgelöst.dissolved in 25.94 kg (57.1 lbs) of water.

Die vorstehenden Lösungen wurden durch eine Mischdüse vermischt, indem 460 ml/min der Silicatlösung, welche dispergierten Ton und X- und A-Aluminosilicate enthielt, bei 21,1°C (700P) zu 436 ml/min der Säure-Alaun-Lösung bei 4,44 G (4O0P) zugesetzt wurden; in dieser Weise wurde ein Hydrosol gebildet, das einen pH-Wert von 8,5 und eine Gelierungszeit von 3,0 Sekunden bei l8,3°C (650P) hatte.The above solutions were mixed through a mixing nozzle by adding 460 ml / min of the silicate solution containing dispersed clay and X- and A-aluminosilicates at 21.1 ° C (70 0 P) to 436 ml / min of the acid-alum Solution at 4.44 G (40 0 P) was added; in this manner, a hydrosol is formed, which had a pH of 8.5 and a gel time of 3.0 seconds at l8,3 ° C (65 0 P).

Dann wurden Tröpfchen des Hydrosoles gebildet und durch eine Säule einer Erstarrungsflüssigkeit geleitet, um Hydrogelperlen zu erzeugen. Die Hydrogelperlen wurden dann einem Ionenaustausch durch Berührung mit einer 2 gewichtsprozentigen Lösung von Seltenen-Erdchloriden (SECl^ . 6H2O) über 16 Stunden unter Anwendung eines halben Volumens Lösung je Volumen Hydrogelperlen unterworfen. Nach der Austauschbehandlung mit Seltenen-Erdionen wurden die Perlen einem kontinuierlichen Ionenaustausch mit einer 1 ^igenNHnCl-Lösung über 24 Stunden ausgesetzt und dann zur Entfernung von Chloridionen gewaschen. Das nasse Hydrogel wurde danach homogenisiert und sprühgetrocknet, um Teilchen mit Wirbelschichtgröße zu erhalten.Then, droplets of the hydrosol were formed and passed through a column of a solidifying liquid to produce hydrogel beads. The hydrogel beads were then ion-exchanged by contact with a 2 percent by weight solution of rare earth chlorides (SECl ^. 6H 2 O) for 16 hours using half a volume of solution per volume of hydrogel beads. After the rare earth ion exchange treatment, the beads were continuously ion exchanged with a 1NHnCl solution for 24 hours and then washed to remove chloride ions. The wet hydrogel was then homogenized and spray dried to obtain fluidized bed size particles.

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Ein anderes Verfahren zur Erzeugung von zusammengesetzten überaktiven Wirbelschichtkatalysatoren, das eine wesentliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, umfaßt eine Einverleibung des kristallinen Aluminosilicate in ein synthetisches Gel, z.B. ein Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, welches durch Fällung hergestellt wird.Another method of producing composite overactive fluidized bed catalysts, the one Forming an essential embodiment of the present invention comprises incorporation of the crystalline aluminosilicate into a synthetic gel, e.g., a silica-alumina gel, which is produced by precipitation.

Ein derartiges Verfahren umfaßt im allgemeinen die Bildung eines Siliciumdioxydgeles durch Neutralisation einer Alkalisilicatlösung mit einer Säure,während der pH-Wert des Geles auf der alkalischen Seite gehalten wird. Lösungen von Schwefelsäure,. Essigsäure, Salzsäure, Kohlensäure und anderen Säuren können zur Neutralisation der Silicatlösung Anwendung finden. Das Siliciumdioxydhydrogel wird dann mit einer wäßrigen sauren Lösung eines Salzes vermischt, welches zur Bildung von Aluminiumoxyd in der Lage ist. Dann wird wasserhaltiges Aluminiumoxyd innerhalb des Siliciumdioxydgeles ausgefällt, um ein Siliciumdioxyd-Alunlniumoxydgel zu bilden. Nach der Fällung wird das Gel gewonnen und durch Sprühformung, Sprühtrocknung oder andere Verfahrensweisen zu fluidisierbaren Teilchen, z.B. Mikrokügelchen, geformt.One such method generally involves forming a silica gel by neutralizing one Alkali silicate solution with an acid, while the pH of the Geles is kept on the alkaline side. Solutions of sulfuric acid ,. Acetic acid, hydrochloric acid, carbonic acid and others Acids can be used to neutralize the silicate solution. The silica hydrogel is then washed with an aqueous mixed with an acidic solution of a salt, which is capable of forming aluminum oxide. Then it becomes hydrous Alumina precipitated within the silica gel to form a silica-alumina gel. After Precipitation, the gel is obtained and made fluidizable by spray molding, spray drying or other procedures Particles, e.g., microspheres, are shaped.

Bei der herkömmlichen Arbeitsweise wird das nach diesem Verfahren erzeugte Siliciumdioxyd-Aluminiuiäoxydgel durch Filtration gewonnen und es kann dann vor einer Versprühung oder anderweitigen Formung zu Wirbelschichtteilchen gewaschen werden. Bei einigen Verfahren ist die WaschstufeIn the conventional procedure, the silica-alumina gel produced by this method is used recovered by filtration and it can then prior to spraying or otherwise forming into fluidized bed particles getting washed. In some processes, the washing stage is

809811/0884809811/0884

- 4ο - .- 4ο -.

vor der Versprühung fortgelassen. omitted before spraying.

Die Teilchen können auch gewaschen werden, nachdem sie zur Entfernung von restliehen Ionen, z.B. Natrium- oder Sulfationen, versprüht worden sind, und sie können dann einer weiteren Trocknungsstufe unterworfen werden.The particles can also be washed after they have been used to remove residual ions, e.g. sodium or Sulfate ions, have been sprayed, and they can then be subjected to a further drying step.

. In einer Abwandlung dieses Verfahrens kann das Aluminiumoxyd in den Poren des Siliciumdioxydgeles ausgefällt werden, und zwar aus Lösungen von Salzen, in denen Aluminium in dem Kation anwesend ist, z.B. Aluminiumsulfat, und auch aus Lösungen von Salzen, in denen Aluminium in dem Anion anwesend ist, z.B. Natrium- oder Kaliumaluminat. Die Anwendung von getrennten Lösungen dieser Art führt zu einer doppelten Fäällung von Aluminiumoxyd innerhalb des Siliciumdioxydgels. ,. In a modification of this procedure, this can Alumina are precipitated in the pores of the silica gel, from solutions of salts in which Aluminum in which the cation is present, e.g. aluminum sulphate, and also from solutions of salts in which aluminum is present in the anion, e.g. sodium or potassium aluminate. the Applying separate solutions of this type leads to a double precipitation of alumina within the silica gel. ,

Die kristallinen Aluminosilicatteilchen können in irgendeiner Stufe vor der Bildung der fertigen Teilehen der Zusammensetzung in die Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelmatrix einverleibt werden. Die bevorzugte Arbeitsweise zur Einverleibung der überaktiven Komponente umfaßt die Zugabe eines Breis von kristallinen Aluminosilicatteilchen zu der Alkalisilicatlösung. Jedoch werden gute Ergebnisse auch erzielt, wenn man die kristallinen Aluminosilicatteilchen im Verlauf von nachfolgenden Stufen des Verfahrens zusetzt.The crystalline aluminosilicate particles can be added at any stage prior to the formation of the final parts Composition into the silica-alumina gel matrix be incorporated. The preferred mode of incorporation of the overactive component involves the addition of a Slurry of crystalline aluminosilicate particles to the alkali silicate solution. However, good results are also obtained if the crystalline aluminosilicate particles are used in the course from subsequent stages of the process.

Die kristallinen Aluminosilicatteilchen können beispielsweise zugesetzt werden: (1) mit der Säurelösung,The crystalline aluminosilicate particles can be added, for example: (1) with the acid solution,

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(2) zu der angesäuerten Silicatlösung, bevor diese zu einem Gel erstarrt ist, (3) zu dem Siliciumdioxydhydrogel, nachdem dieses gefällt worden ist, (4) zu dem Silieiumdioxydgel nach Zugabe der Aluminiumsalzlösung, (5) zu dem Silieiumdioxydgel nach Fällung von wasserhaltigem Aluminiumoxyd innerhalb der Poren des Siliciumdioxydgeles, (6) zu dem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel nach derGewinnung durch Filtration und (7) zu dem SiIiciumdioxyd-Aluminiumoxydgel nach Filtration und Waschung bei solchen Arbeitsweisen, die eine Waschstufe vor der Versprühung benutzen.(2) to the acidified silicate solution before it has solidified into a gel, (3) to the silica hydrogel after this has been precipitated (4) to the silica gel after adding the aluminum salt solution, (5) to the silicon dioxide gel after precipitation of hydrous aluminum oxide within the pores of the silica gel, (6) to the silica-alumina gel after recovery Filtration and (7) to the silica-alumina gel after filtration and washing in such working methods that use a wash stage before spraying.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Teilchen von Wirbelschichtgröße können auch einer oder mehreren Ionenaustauechbehandlungen unterworfen werden, nachdem sie gebildet worden sind. Wenn eine solche nachgeschaltete Austauschbehandlung Anwendung findet, werden die Katalysatorteilchen, z.B. gesprühte Mikrokügelchen, normalerweise zur Entfernung von restlichen Ionen aus der Austauschbehandlung gewaschen und dann getrocknet«The particles produced by this process Fluidized bed size can also have one or more ion exchange treatments after being made. If such downstream exchange treatment When used, the catalyst particles, e.g., sprayed microspheres, are usually used to remove remaining ions from the exchange treatment washed and then dried «

Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise.zur Herstellung von überaktiven Katalysatoren gemäß der Erfindung wird in den nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.The procedure described above for production of overactive catalysts according to the invention explained in more detail in the following exemplary embodiments.

Beispiel 5Example 5

Teilchen eines mit Seltenen-Erden ausgetauschten synthetischen Faujasite vom Y-Typ, dessen ursprüngliche Metallkationen zu etwa 90 % durch Seltene-ErdmetallkationenParticles of a synthetic Y-type faujasite exchanged with rare earths, of which about 90 % of the original metal cations are replaced by rare earth metal cations

80 98 11/088480 98 11/0884

1A42B881A42B88

ersetzt worden sind, werden In 37,9 1 (10 gallons) Wasser aufgeschlämmt. Die Menge an kristallinem Aluminosilicat in dem Brei ist so berechnet, daß sich ein fertiges zusammengesetztes Katalysatorprodukt ergibt, welches etwa 7,0 % der überaktiven Komponente enthält ' ■Slurried in 37.9 liters (10 gallons) of water. The amount of crystalline aluminosilicate in the slurry is calculated to result in a final composite catalyst product containing about 7.0 % of the overactive component

Danach werden 7,57 1 (2 gallons) Natriumsilicatlösung, welche 28,6 % SaO2 enthält, gründlich mit dem Brei des kristallinen Aluminosilicats über einen Zeitraum von einer Stunde bei 31,I0C(BS0P) vermischt.Thereafter, 7.57 1 (2 gallons) sodium silicate solution, which contains 28.6% SaO 2, thoroughly mixed with the slurry of the crystalline aluminosilicate for a period of one hour at 31, I 0 C (BS 0 P).

Zu der Silicatlösung werden dann in einem Zeitraum von 35 Minuten 2,6.9 1 (0,71 gallons) einer 35 ^igen Lösung von Schwefelsäure und 2,433 1 (0,1642 gallons) einer Aluminiumsulfatlösung mit einem Gehalt von 7,8 % AIg0V zugesetzt. Eine wäßrige Lösung von 0,625 1 (0,165 gallons) Natrium-2.6.9 liters (0.71 gallons) of a 35% solution of sulfuric acid and 2.433 liters (0.1642 gallons) of an aluminum sulfate solution with a content of 7.8 % Alg 0 V are then added to the silicate solution over a period of 35 minutes added. An aqueous solution of 0.165 gallons (0.625 l) sodium

aluminat, welche 23,6 % AIoO-, enthält, wird dann mit eineraluminate, which contains 23.6 % AIoO-, is then combined with a

■■■-'. ■ & *? ■■■ ■-."■-■■■■ - '. ■ & *? ■■■ ■ -. "■ - ■

weiteren Menge von 2,501 1 (0,66 gallons) Wasser vermiseht* Die NatriumaluminatlÖsung wird zu= der vorausgehend bereiteten Mischung zugesetzt, um einen endgültigen pH-Wert im Bereich von 5,5 - 6,0 zu schaffen. ,further amount of 2.501 1 (0.66 gallons) of water vermiseht * The sodium aluminate solution, the previously prepared mixture is added to = to a final pH in the range of 5.5 - 6.0 to provide. ,

Das-sich ergebende gefällte Hydrogel wird dann aus dem Reaktionsgefäß herausgepumpt und auf Trommelfiltern filtriert. Der Filterkuchen wird in heißer Luft sprühgetrocknet^ um Katalysatormikrokügelchen von Wirbelschichtgröße zu bilden. .The resulting precipitated hydrogel then becomes pumped out of the reaction vessel and filtered on drum filters. The filter cake is spray-dried in hot air ^ to fluidized bed size catalyst microspheres form. .

Beispiel 6Example 6

Der Katalysator wird wie im Beispiel 5 hergestellt,The catalyst is prepared as in Example 5,

8 0 9811/0 88 48 0 9811/0 88 4

- 43 -- 43 -

mit der Ausnahme, daß die Mikrokügelchen nach der Sprühtrocknung mit einer 2 gewichtsprozentigen Lösung von Seltenen-Erdchloriden (SECl5 . 6H2O) über 16 Stunden unter Anwendung eines halben Volumens Lösung je Volumen Lösung je Volumen Mikrokügelchen ionenausgetauscht werden.with the exception that after spray drying the microspheres are ion exchanged with a 2% by weight solution of rare earth chlorides (SECl 5. 6H 2 O) for 16 hours using half a volume of solution per volume of solution per volume of microsphere.

Die Mikrokügelchen werden dann zur Entfernung von Chloridionen gewaschen und bei etwa l4j5°C (3000F) getrocknet.The microspheres are then washed to remove chloride ions, and dried at about l4j5 ° C (300 0 F).

Die Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung ä können auch unter Verwendung eines Hydrosoles anstelle eines Hydrogeles hergestellt werden. Beispielsweise kann frisches Aluminosilicatsieb alleine oder zusammen mit Rückführfeinteilchen mit einem durch Wägung bestimmten mittleren Teilchendurehmeseer von 0,1 - 20,0 Mikron in einem Siliciumdioxydsol dispergiert werden, welches durch Zusatz von Ammoniumhydroxyd zu einem Siliciumdioxydhydrogel unter atmosphärischem Druck hergestellt worden ist. Das SiIiciumdioxydhydrosol mit dispergiertem Aluminosilicat kann dann einer Sprühtrocknung unterworfen werden, um Wirbelschichtkatalysatorteilchen in Form von Mikrokügelchen herzustellen.The fluidized bed catalysts according to the invention - can also be produced using a hydrosol instead of a hydrogel. For example, fresh aluminosilicate screen alone or together with recycle fines having an average particle size determined by weighing of 0.1-20.0 microns can be dispersed in a silica sol prepared by adding ammonium hydroxide to a silica hydrogel under atmospheric pressure. The silica hydrosol with dispersed aluminosilicate can then be spray dried to produce fluidized bed catalyst particles in the form of microspheres.

Eine andere Hauptarbeitsweise zur Herstellung der Katalysatoren gemäß der Erfindung umfaßt ein Vermischen von aktiven Aluminosilicatteilchen mit Matrixteilchen in einem wäßrigen Schlamm und Versprühen des Schlamms zur Bildung von Teilchen mit Wirbelschichtgröße.Another main procedure for preparing the catalysts of the invention involves blending active aluminosilicate particles with matrix particles in an aqueous slurry and spraying the slurry to form Fluidized bed size particles.

Die nachstehende Tabelle 1 enthält eine Anzahl von Beispielen für verschiedene Kombinationen von aktiven undTable 1 below contains a number of examples of various combinations of active and

80981 1/088480981 1/0884

Matrixkomponenten, die nach diesem Verfahren in zufriedenstellender Weise zu sehr brauchbaren Wirbelschichtkatalysatoren verarbeitet werden können. Es ist klar, daß verschiedene Aluminosilicatkomponenten oder Mischungen davon in den Schlämmen Anwendung finden können.Matrix components obtained by this method in a more satisfactory manner Way can be processed into very useful fluidized bed catalysts. It is clear that different Aluminosilicate components or mixtures thereof in the Sludge can be used.

Eine bevorzugte Arbeitsweise zur Erzeugung der Katalysatoren gemäß der nachstehenden Tabelle umfaßt eine physikalische Vermischung des AluminosiIicats, z.B. eines mit Seltenen-Erden ausgetauschten synthetischen Faujasite, mit Teilchen der Matrix, z.B. Ton oder Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydhydrogel, und Sprühtrocknung des sich ergebenden Schlammes. Diese allgemeine Arbeitsweise wurde bei der Herstellung der Katalysatoren sämtlicher Beispiele, die in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt sind, angewandt.A preferred procedure for preparing the catalysts according to the table below includes one physical mixing of the aluminosilicate, e.g. synthetic faujasites exchanged with rare earths, with particles of the matrix, e.g. clay or silica-alumina hydrogel, and spray drying the resulting sludge. This general procedure was used in manufacture the catalysts of all examples listed in Table 1 below were used.

«09811/0B84«09811 / 0B84

.-••.Λ-; ; :■ .- •• .Λ-; ; : ■

Tabelle 1 Beispiele für durch Sprühtrocknung hergestellte KatalysatorenTable 1 Examples of catalysts produced by spray drying

Beisp. Aktive KomponenteExample active component

7,5 £ gedämpfter mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujsait£ 7.5 of steamed rare earth exchanged synthetic faujsaite

7*5 % getrockneter mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7 * 5 % dried synthetic faujasite exchanged with rare earths

5 % getrockneter mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit5 % dried synthetic faujasite exchanged with rare earths

7*5 % getrockneter mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7 * 5 % dried synthetic faujasite exchanged with rare earths

7*5 % getrockneter mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7 * 5 % dried synthetic faujasite exchanged with rare earths

7,5 # mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7.5 # rare earth exchanged synthetic Faujasite

7,5 # mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7.5 # rare earth exchanged synthetic Faujasite

7*5 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7 * 5 % synthetic faujasite exchanged with rare earths

7,5 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7.5 % synthetic faujasite exchanged with rare earths

MatrixkomponenteMatrix component

92,5 % EPK Floridakaolin92.5 % EPK Florida cocaolin

92,5 % EPK Floridakaolin92.5 % EPK Florida cocaolin

95*0 ^^Floridakaolin95 * 0 ^^ Floridakaolin

92,5 % EPK Floridakaolin, calciniert bei 871 C (16OOÜF) 92.5% EPK Floridakaolin, calcined at 871 C 16oo F)

92,5 % EPK Floridakaolin + 0,8 % Tetrakaliumpyrophosphat als Dispergiermittel
^O % Ton, 62,5 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydge1
92.5 % EPK Floridakaolin + 0.8 % tetrapotassium pyrophosphate as a dispersing agent
^ O % clay, 62.5 % silica-alumina gel1

66 % Ton, 26,5 % SiIiciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, homogenisiert vor der Sprühtrocknung 92,5 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel 66% clay, 26.5% SiIiciumdioxyd-alumina gel homogenized before spray drying 92.5% silica-alumina gel

92,5 £ Siliciumdioxyd-Aiuminiumoxydgel, 16 % Silieiumdioxyd-Aluminiumoxydgelfeinteile von 4 Mikron enthaltend92.5 pounds silica-alumina gel containing 16 % silica-alumina gel fines of 4 microns

Tabelle 1 (Fortsetzung)Table 1 (continued)

Belsp. Aktive Komponente 7,5 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit Belsp. Active component 7.5 % synthetic faujasite exchanged with rare earths

7,5 % gedämpfter mit7.5 % more subdued with

1212th

Matrixkomponente
92,5 0 Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel und Teile-je-Million Alkylphenol· Äthylenoxydpolymerisat als oberflächenaktives Mittel (Renex 690 - Atlas Powder Company)
92,5 % Siliciumdioxyd-
Matrix component
92.5 0 silica-alumina gel and parts-per-million alkylphenol ethylene oxide polymer as surfactant (Renex 690 - Atlas Powder Company)
92.5 % silica

Seltenen-Erden ausgetausch- Aluminiumoxydgel, 16Rare earth exchanged alumina gel, 16

ter synthetischer Faujasitthe synthetic faujasite

7,5 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7.5 % synthetic faujasite exchanged with rare earths

7,5 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7.5 % synthetic faujasite exchanged with rare earths

7,5 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit (1 Mikron Größe)7.5 % rare earth exchanged synthetic faujasite (1 micron size)

7,5 % eines mit Seltenen-Erden ausgetauschten synthetischen Faujasits, dernach der Zusammenstellung mit einer wäßrigen Lösung von Seltenen-Erden-Trichlorid (SECl^.6H0O) einem Nachaustausch unterworfen worden war7.5 % of a synthetic faujasite exchanged with rare earths, which after composition had been subjected to a subsequent exchange with an aqueous solution of rare earth trichloride (SECl ^ .6H0O)

80 98 11/0884 Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelfeinteile von
4 Mikron enthaltend
92,5 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, 8 %
Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelfeinteile von 4 Mikron enthaltend
92,5 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, l6 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelfeinteile von
4 Mikron enthaltend
92^5 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydhydrogel
80 98 11/0884 silica-alumina gel fines from
Containing 4 microns
92.5 % silica-alumina gel, 8 %
Containing 4 micron silica-alumina gel fines
92.5 % silica-alumina gel, 16 % silica-alumina gel fines of
Containing 4 microns
92 ^ 5 % silica-alumina hydrogel

92,5 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd 92.5 % silica-alumina

BAD ORfQtNALBAD ORfQtNAL

Beisp.
16
Ex.
16

- 47 -- 47 -

Tabelle 1 (Fortsetzung)Table 1 (continued)

Aktive Komponente 7,5 % eines mit Seltenen-Erden ausgetauschten synthetischen Faujasite 10 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit Active component 7.5 % of a synthetic faujasite exchanged with rare earths 10 % synthetic faujasite exchanged with rare earths

7,5 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit7.5 % synthetic faujasite exchanged with rare earths

20 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter syntheteischer Faujasit, calciniert 3 Std. bei 5930C (11000F) 40 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit, 3 Std. bei 593°C (HOO0F) calciniert 80 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit, 3 Std. bei 593°C (HOO0F) calciniert 7,5 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit, 24 Stunden bei 649°C (12000F) und 1,05 kg/cm' (15 psig) gedämpft 7,5 % mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit, 24 Std. bei 649°C (12000F) und 1,05 kg/cm2 (15 psig) gedämpft 20% of rare-earth exchanged syntheteischer faujasite, calcined for 3 hrs. At 593 0 C (1100 0 F) 40% rare earth exchanged synthetic faujasite, 3 hrs. At 593 ° C (HOO 0 F) calcined 80% Rare -Earth exchanged synthetic faujasite, calcined for 3 hours at 593 ° C (HOO 0 F) 7.5 % synthetic faujasite exchanged with rare earths, 24 hours at 649 ° C (1200 0 F) and 1.05 kg / cm ' (1200 0 F) and 1.05 kg / cm 2 (15 psig) steamed (15 psig) with steamed 7.5% rare earth exchanged synthetic faujasite, 24 hr. at 649 ° C

MatrixkomponenteMatrix component

92,5 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydhydro geI92.5 % silica-alumina hydro gel

90 % Siliciumdioxyd-Aluminj/umoxydgel 90 % silica-alumina gel

92,5 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, 16 % SiIi c iumdioxyd-Aluminiumoxydgel von 4 Mikron enthaltend 92.5% silica-alumina gel, 16% SIII c iumdioxyd-alumina gel of 4 microns comprising

80 % Siliciumdioxydaluminiumoxydhydro geI80 % silica aluminum oxide hydro gel

60 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydhydrogel 60 % silica-alumina hydrogel

20 % Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydhydro geI20 % silica-alumina hydro gel

52,5 % Siliciumdioxydgel, 40 % Kaolin52.5 % silica gel, 40 % kaolin

92,5 % Aluminiumoxydgel92.5 % alumina gel

0981 1/08840981 1/0884

T442888T442888

- 48 - .- 48 -.

Die Fähigkeit von.gemischten Schlämmen mit Ton und Aluminosilicatteilchen zur Verarbeitung durch Sprüh-The ability of mixed slurries with clay and aluminosilicate particles for spray processing

VcwtnVcwtn

trocknungrdurch Zugabe eines Dispergiermittels, z.B. Tetrakaliumpyrophosphat, oder eines -Oberflächenaktiven Mittels, wie das in den Beispielen 5 und 10 der Tabelle geschehen ist, stark verbessert werden. Die Anwendung derartiger Materialien ermöglicht eine zufriedenstellende Versprühung von Schlämmen viel höheren Feststoffgehalts mit einer entsprechenden Erhöhung der Ausbeute. Die Verwendung derartiger Dispergiermittel verbessert auch die Gleichmäßigkeit der Teilchengröße, die bei der Sprühtrocknung erhalten wird. Es ist auch mit gutem Erfolg möglich, trockene Breie aus Aluminosilicat- und Matrixteilchen, die Dispergiermittel enthalten, unter Zusatz eines Bindemittels zu versprühen, um Teilchen mit gesteigerter Härte zu erzeugen. drying by adding a dispersing agent, e.g. Tetrapotassium pyrophosphate, or a surface active agent By means of how it was done in Examples 5 and 10 of the table, can be greatly improved. The application such materials allows a satisfactory Spraying of sludge with a much higher solids content with a corresponding increase in the yield. The usage such dispersants also improve the uniformity of the particle size obtained during spray drying is obtained. It is also with good success possible, dry pulps of aluminosilicate and matrix particles containing dispersants, with the addition of a binder to produce particles with increased hardness.

Bei der Herstellung von Katalysatoren durch Aufschlämmen und Versprühen von Aluminosilicat- und Matrixkömponenten kann auch die Arbeitsweise, die bei der Herstellung von Katalysatoren nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 Anwendung fand, mit Vorteil benutzt werden, d.h. es können zurückgeführte Feinteile aus der Sprühtrocknungskammer oder anderer Herkunft auf die erforderliche Größe gemahlen und dann in den Aluminosilieat-Matrix-Brei ein-In the manufacture of catalysts by slurrying and spraying aluminosilicate and matrix components can also be the procedure that is used in the preparation of catalysts by the method according to Example 1 application, can be used to advantage, i.e. fine particles from the spray drying chamber or other sources can be returned to the required size ground and then in the aluminosilicate matrix pulp

f BAp ÖRKMNÄL f BAp ÖRKMNÄL

809811/0884 -809811/0884 -

verleibt werden.to be absorbed.

Es. hat sich weiterhin als sehr vorteilhaft erwiesen, die Schlämme oder Breie hohen Peststoffgehalts direkt aus einer Homogen! siereiririchtung, z.B. einem Schall- oder Öberschallhomogenisator, zu der Sprühdüse zu pumpen, so daß eine geringstmögliehe Verzögerung oder Stockung (hold up) eintritt und das Material wenig oder keine Gelegenheit hat, vor seiner Versprühung zu erstarren f und die Düse zu verstopfen.It. has also proven to be very beneficial, the sludge or pulp with high pesticide content directly from a homogenous! direction, e.g. a Sonic or supersonic homogenizer, to the spray nozzle to pump, so that the least possible delay or Hold up occurs and the material has little or no opportunity to solidify before it is sprayed f and clog the nozzle.

Weiter hat es sich im allgemeinen als vorteilhaft herausgestellt, kristalline Aluminosilicate langsam zu trocknen, da dies die Kristallinitat und damit die katalytischen Eigenschaften derartiger Materialien bewahrt. Die nachstehende Tabelle 2 zeigt einen Vergleich der relativen Kristallinitat von kristallinen Aluminosilicaten, die teils langsam getrocknet wurden, z.B. in einer Atmosphäre aus Wasserdampf, und teils rasch getrocknet wurden,Furthermore, it has generally been found to be advantageous to add crystalline aluminosilicates slowly dry, as this increases the crystallinity and thus the catalytic Properties of such materials preserved. Table 2 below shows a comparison of the relative crystallinity of crystalline aluminosilicates, which were partly dried slowly, e.g. in an atmosphere of water vapor, and partly dried quickly,

z.B. durch direkte Versprühung auf eine heiße Platte. Nach den beiden Verfahren getrocknete Katalysatoren wurden einer weiteren Erhitzung über 2 Stunden bei 3^3°C (65O0F) unterworfen und dann wurde ihre relative Kristallinität nach einer Röntgenstrahlenbeugungsmethode gemessen.eg by spraying it directly on a hot plate. After the two process, dried catalysts further heating for 2 hours at 3 ^ 3 ° C (65O 0 F) and then subjected to their relative crystallinity was measured by an X-ray diffraction method.

809811/0884809811/0884

- 50 Tabelle 2 Vergleich der relativen Kristallinitat - 50 Table 2 Comparison of the relative crystallinity

Katalysatorcatalyst

RelativeRelative

Kristallinitat bei Trocknung auf einer heißen PlatteCrystallinity when drying on a hot plate

Relative
Kristallinitat bei Trocknung in Wasserdampf
Relative
Crystallinity when drying in water vapor

mit Seltenen-Erden ausgetauschter synthetischer Faujasit und 93$ Georgia-Kaolin, hergestellt durch Aufschlämmen in Wasser und- , Trocknen 14,8synthetic faujasite exchanged with rare earths and $ 93 Georgia kaolin made by slurrying in water and-, drying 14.8

Zusammengesetzter Katalysator aus 7,3% mit Seltenen-Erden „ausgetauschtem synthetischen Faujasit und 92,5$ Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel 1,6Composite catalyst of 7.3 % rare earths “exchanged synthetic faujasite and 92.5 $ silica-alumina gel 1.6

Zusammengesetzter Katalysator aus 7*5$ mit Seltenen-Erden ausgetauschtem synthetischem Faujasit und· 92,5^ Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel,ionenausgetauscht mit Seltener-Erdchloridlösung nach der Vere ini gung 8,6Composite catalyst from 7 * 5 $ with rare earths exchanged synthetic faujasite and · 92.5 ^ silicon dioxide-aluminum oxide gel, ion-exchanged with rare earth chloride solution after the union 8.6

8 0 9811/0884 BAD ORÜINÄL 8 0 9811/0884 BAD ORÜINÄL

UA2888UA2888

Weitere Untersuchungen haben gezeigt, daß eine Luft- oder Wasserdampftemperung der Aluminosilicatkomponente, z.B. mit Seltenen-Erden ausgetauschtem synthetischen Zh, vor der Vermischung mit der Matrix, z.B. einem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, ebenfalls die Beibehaltung der Kristallinitat verbessert.Further investigations have shown that air or steam tempering of the aluminosilicate component, e.g. synthetic Zh exchanged with rare earths before mixing with the matrix, e.g. a silicon dioxide-aluminum oxide gel, the retention of crystallinity is also improved.

Eine andere Arbeitsweise zur Aufrechterhaltung der Kristallinitat in Wirbelschichtkatalysatoren, die nach den vorstehend beschriebenen Verfahren unter Einschluß einer Sprühtrocknung oder einer anderen raschen Trocknung hergestellt worden sind, umfaßt die Einverleibung eines Entspannungs- oder Auflockerungsmittels (relaxing agent), z.B. von nichtschrumpfenden Peststoffen, in die Katalysatorzusammensetzung. Die Peststoffe können in Form von Teilchen von bis zu 40 Mikron Größe mit Aluminosilicatteilchen von bis zu 7 Mikron Größe zugesetzt werden, die nichtschrumpfenden Teilchen sind also größer als die Aluminosilicatteilchen. j Es ist anzunehmen, daß der Verlust an Aktivität während der raschen Trocknung von Aluminosilicat enthaltenden Wirbelschichtkatalysatoren, insbesondere während der Sprühtrocknung, auf einer Beschädigung der kristallinen Struktur des Alutninosilicats infolge starker auf das Material ausgeübter Druckkräfte beruht (stems). Bei dieser Verfahrensweise können etwa 20 bis 30 Volumenprozent calcinierter Aluminiumoxydteilchen mit 4 bis' 5 Mikron Durchmesser in den Brei aus mitAnother way of working to maintain the crystallinity in fluidized bed catalysts, which according to the The method described above, including spray drying or other rapid drying, is produced includes the incorporation of a relaxing agent, e.g. of non-shrinking pesticides into the catalyst composition. The pesticides can be in the form of particles up to 40 microns in size with aluminosilicate particles of up to 7 microns in size, i.e. the non-shrinking particles are larger than the aluminosilicate particles. j It can be assumed that the loss of activity during the rapid drying of aluminosilicate-containing fluidized bed catalysts, especially during spray drying, on damage to the crystalline structure of the Alutninosilicate as a result of strong forces exerted on the material Pressure forces based (stems). About 20 to 30 percent by volume of calcined alumina particles can be used in this procedure with 4 to '5 microns in diameter in the pulp out with

80981 1/088480981 1/0884

Seltenen-Erden ausgetauschtem synthetischen Faujasit und SiIicxumdioxyd-Aluminiumoxydgel einverleibt werden, wobei die Aluminosilicatteilchen in der Größe von 1 bis j5 Mikron Durchmesser liegen. Bei der Trocknung zeigen die Aluminiumoxydteilchen praktisch keine Schrumpfung und verringern die Druckeinwirkung auf die Aluminosilicatteilchen in beträchtlichem Maße, . Rare earth exchanged synthetic faujasite and Silicon dioxide-aluminum oxide gel are incorporated, with the aluminosilicate particles range in size from 1 to 5 microns in diameter. The aluminum oxide particles show on drying practically no shrinkage and considerably reduces the pressure applied to the aluminosilicate particles,.

Eine Erhöhung der Aufrechterhaltung der Kristallin!v tat des Aluminosilicats wird im allgemeinen auch erreicht, wenn man Ton anstelle von Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel als Matrixmaterial vor der Sprühtrocknung verwendet. Der Ton neigt dazu, infolge seiner größeren Poren und seines geringeren Wassergehalts innere Drücke während der Trocknung zu verringern. ■An increase in the maintenance of crystalline v The fact of the aluminosilicate is generally also achieved when using clay instead of silica-alumina gel used as matrix material before spray drying. Of the Clay tends to be due to its larger pores and its size lower water content to reduce internal pressures during drying. ■

Weiterhin wurde gefunden, daß der Kristallinitätsverlust des Aluminosilicats im Verlauf von katalysatorbil-It was also found that the loss of crystallinity of the aluminosilicate in the course of catalyst-forming

: . -■.■■■.■■■■ ■.. . h:. - ■. ■■■. ■■■■ ■ ... H

denden Verfahren mit rascher Trocknung, z.B. Sprühtrocknung, durch Anwendung eines besonderen Trocknungsverfahrens verringert werden kann. Beispielsweise kann ein wäßriger Schlamm von mit Seltenen-E/irden ausgetauschtem synthetischen Paujasit und SiIiciumdioxyd-Aluminiumoxydgel zunächst bis zu einem genhgstmöglichen Gewichtsgehalt an Wasser (bezogen auf trockene Feststoffe) sprühgetrocknet werden, und dann kann das teilweise getrocknete Produkt durch eine andere Sprühtrocknung- oder Ofentrocknungsbehandlung oder durch Einführung in den katalytischem Wirbelschichtreaktor vollständig getrocknet werden. ■·..'■ fast drying processes, e.g. spray drying, can be reduced by using a special drying process. For example, an aqueous Synthetic sludge exchanged with rare earths Paujasite and silicon dioxide-aluminum oxide gel initially up to to the lowest possible weight content of water (based on on dry solids), and then can replace the partially dried product with another Spray drying or oven drying treatment or by Introduction to the catalytic fluidized bed reactor to be completely dried. ■ · .. '■

8098Ί1/088Α8098Ί1 / 088Α

Weiter wurde gefunden, daß die Abriebsbeständigkeit von Wirbelschiehtkatalysatoren, die aus Schlämmen oder Breien -von Ton und Aluminosilicat hergestellt werden, durch Zusatz einer geringen Menge Natriumhydroxyd zu dem Schlamm oder Brei verbessert werden kann. Ein derartiger Zusatz führt zu einer Abwandlung der Tonoberfläche und verbessert die Abriebsbeständigkeit des Produktes. Das gleiche Ergebnis kann auch erreicht werden, indem man eine geringe Menge eines Chelatbildners in die Zusammensetzung einverleibt, um Aluminiumoxyd aus der Tonstruktur zu entfernen, so daß es in der Zusammensetzung als ein Bindemittel dienen kann.It has also been found that the abrasion resistance of fluidized bed catalysts made from slurries or pulps -made of clay and aluminosilicate, by addition a small amount of sodium hydroxide can be enhanced to the sludge or slurry. Such an addition leads to a modification of the clay surface and improves the abrasion resistance of the product. The same result can also be achieved by taking a small amount of one Chelating agent incorporated into the composition to make alumina from the clay structure so that it can serve as a binder in the composition.

Wirbelschichtkatalysatorteilchen können auch hergestellt werden, indem man Feinteile eines kristallinen Aluminosilicat s mit organischen und anorganischen Bindemitteln vereinigt. Beispielsweise können 5 bis 4o$ Peinteile eines mit Seltenen-Erden ausgetauschten synthetischen Faujasits mit einem Teilchendurchmesser von 1 bis 5 Mikron durch Lösungsmittel- oder Emulgierungsmethoden in einem sulfonierten Polystyrolharz dispergiert werden. Das organische Matrix-Material kann auch eine katalytische Funktion haben, zusätzlich zu der katalytischen Aktivität des Aluminosilicats. Die Dispersion von Aluminosilicat in einer organischen Matrix kann dann zu Wirbelschichtkatalysatorteilchen verarbeitet werden, indem sie aus einer Lösung oder Emulsion versprühtFluidized bed catalyst particles can also be prepared by adding fines of a crystalline aluminosilicate s combined with organic and inorganic binders. For example, $ 5 to $ 4 can be penalized for one synthetic faujasite exchanged with rare earth elements with a particle diameter of 1 to 5 microns Solvent or emulsification methods are dispersed in a sulfonated polystyrene resin. The organic matrix material can also have a catalytic function, in addition on the catalytic activity of the aluminosilicate. The dispersion of aluminosilicate in an organic matrix can then be made into fluidized bed catalyst particles by spraying them from a solution or emulsion

BAD 80 9811/0 884BATH 80 9811/0 884

wird. Teilchen der gewünschten Größe können auch durch Pelletierungs-, Granulierungs- und Agglomerierungsmethoden aus der Dispersion gebildet werden.will. Particles of the desired size can also pass through Pelleting, granulating and agglomeration methods are formed from the dispersion.

Die Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung können auch nach einem Verfahren hergestellt werden, -welches ein physikalisches Vermischen einer Aluminosilicatkomponente mit einer Matrixkomponente in Form eines nassen Kuchens umfaßt. Der Kuchen kann getrocknet, gemahlen und auf Größe gesiebt werden oder er kann als ein Brei verarbeitet und sprühgetrocknet werden. Die Matrix kann aus einem Ton, einem Gel oder einem Mischgel, z.B. Slliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, oder einem ähnlichen Bindemittelmaterial bestehen.The fluidized bed catalysts according to the invention can also be produced by a process, which physically mixing an aluminosilicate component with a matrix component in the form of a wet cake includes. The cake can be dried, ground and cut to size sifted or it can be processed as a pulp and be spray dried. The matrix can consist of one tone, one Gel or a mixed gel, e.g. silica-alumina gel, or a similar binder material.

Die Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung können auch erzeugt werden, indem man"Aluminasillcattellahen mit einer gelbildenden Lösung befeuchtet und dann eine :-■■ Erstarrung oder Formung des Geles rund um das überaktive · Kernteilchen herbeiführt.The fluidized bed catalysts according to the invention can also be produced by referring to "aluminasillcattella." moistened with a gel-forming solution and then a: - ■■ solidification or shaping of the gel around the overactive · Brings about core particles.

1 Zu den wichtigsten Verfahren zur Erzeugung von Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung gehört die Einverleibung von feinteiligem katalytisehen Aluminosilicatmaterial in eine Matrix aus verhältnismäßig inaktivem Material. Diese Vereinigung kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Eine zufriedenstellende Arbeitsweise umfaßt ein Zusammenballen von .pulverförmigem Aluminosilicat mit einem Bindemittel, z.B. Ton, Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd, organischen Materialien, 1 One of the most important processes for producing fluidized bed catalysts according to the invention is the incorporation of finely divided catalytic aluminosilicate material into a matrix of relatively inactive material. This union can take place in a number of ways. A satisfactory way of working involves agglomeration of powdered aluminosilicate with a binder, e.g. clay, silica-alumina, organic materials,

8 0 9 8 1 1 /0884 mmÄL 8 0 9 8 1 1/0884 mmÄL

einschließlich natürlichen und synthetischen Kunststoffen
und Harzen, anorganischen Materialien, einschließlich SiIicatlösungen, u.dgl.
including natural and synthetic plastics
and resins, inorganic materials including silica solutions, and the like.

Eine andere Arbeitsweise zur Vereinigung des Aluminosilicate mit einem verhältnismäßig inaktivem Material zur Erzeugung geeigneter Wirbelschichtkatalysatoren umfaßt eine mechanische Verdichtung (compacting) des Aluminosilicats
mit dem Matrixmaterial. Dieskann durchgeführt werden, indem " man Pulver des überaktiven Materials und der Matrix vermischt und diese dann unter dem Einfluß von Wärme und/oder Druck
verdichtet, um selbsttragende Massen zu erzeugen.
Another method of combining the aluminosilicate with a relatively inactive material to produce suitable fluidized bed catalysts involves mechanical compacting of the aluminosilicate
with the matrix material. This can be done by mixing powder of the overactive material and the matrix and then mixing them under the influence of heat and / or pressure
compacted to create self-supporting masses.

Die Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung
haben sich als sehr brauchbar für die Umwandlung von Kohlenwasser stoff einsät zmaterialien zu Kohlenwasserstoffprodukten tieferen mittleren Molekulargewichts erwiesen. —
The fluidized bed catalysts according to the invention
have proven to be very useful for the conversion of hydrocarbon insets to hydrocarbon products of lower average molecular weight. -

Wirbelschichtkatalysatoren der hier erörterten Art, welche kristalline Aluminosilicate umfassen, können zur |Fluidized bed catalysts of the type discussed here, which comprise crystalline aluminosilicates, can be used for |

Schaffung eines breiten Aktivitätsbereiches hergestellt
werden. Demgemäß besteht in Verbindung mit derartigen Katalysatoren nunmehr die Möglichkeit, die Eigenschaften des
Katalysators den Reaktorbedingungen, der Art des Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials und den gewünschten Produkten anzupassen.
Creation of a wide range of activities
will. Accordingly, in connection with such catalysts there is now the possibility of the properties of the
Catalyst to adapt the reactor conditions, the type of hydrocarbon feed and the desired products.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung eine sehr überlegene It has also been shown that the fluidized bed catalysts according to the invention are very superior

8098 11/08848098 11/0884

.Selektivität im Vergleich zu herkömmlichen Katalysatoren besitzen. Diese Fähigkeit, ein Einsatzmaterial unter Erzeugung eines hohen Mengenanteils an wertvollen Produkten, im allgemeinen C,-+ Benzin, und eines verringerten Mengenanteils an weniger wertvollen Produkten, z.B. Trockengas und Koks, umzuwandeln, ist ein äusserst wichtiges Merkmal bei der katalytisehen Krackung..Selectivity compared to conventional catalysts own. This ability to produce a high amount of valuable products in a feedstock general C, - + gasoline, and a reduced proportion Converting less valuable products, e.g. dry gas and coke, is an extremely important feature of the catalytic cracking.

Um die technischen Vorteile einer katalytisehen Wirbel schichtkrackung mit den neuartigen Katalysatoren aufzuzeigen, wurde eine Anzahl von halbtechnischen (pilot plant) Wirbelschichtkrackläufen durchgeführt, einige mit einem herkömmlichen Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelkatalysator und andere mit dem gemäß Beispiel 1 hergestellten Katalysator.To the technical advantages of a catalytic vortex show layer cracking with the novel catalysts, A number of pilot plant fluidized bed cracking runs were performed, some with a conventional one Silica-alumina gel catalyst and others with the catalyst prepared according to Example 1.

Die Ergebnisse von drei Betriebsläufen mit dem herkömmlichen Katalysator und von sechs Betriebsläufen mit dem Katalysator gemäß Beispiel 1 sind in der Tabelle 5 angegeben.The results of three runs with the conventional catalytic converter and six runs with the Catalysts according to Example 1 are given in Table 5.

80 98 1 1/0 8 8480 98 1 1/0 8 84

809811/088A809811 / 088A

i'abelle 3Table 3

gractamg von Kld-Oontinent-GaBgl (sp. Gew. 0,882; 290API) mit Wlrbelsohlohtkatalysatorengractamg of Kld-Oontinent-GaBgl (sp. wt. 0.882; 29 0 API) with Wlrbelsohloht catalysts

Katalysator Silletuauiioxyd-llumlnlumoxyd- VilrbelscMchtkatalysator mit kristall.Catalyst Silletuauiioxyd-llumlnlumoxyd- VilrbelscMchtcatalyst with crystal.

WlrbelgcMchtkatalyaator AlumlnoalligatWlrbelgcMchtkatalyaator Alumlnoalligat

Versuch -.r. 12 3 4 5 6Attempt -.r. 12 3 4 5 6

KatalysatorelgensohaftenCatalyst adhesive

Eelative Aktivität 0,15 ■ 0,44-Eelative activity 0.15 ■ 0.44-

Kohienstofferzeugungsfaktor !»30-- ———------■ -....-0,8I-Carbon production factor! »30-- ———------ ■ -....- 0.8I-

Wassersr Diferzeugungsfaktor 4,3Water dissipation factor 4.3

Reaktorbetriebs bedingungenReactor operating conditions

Druck 0,70 kg/cm (10 psig) Pressure 0.70 kg / cm (10 psig)

jjlspersionswasserdampf ,Gew.-;» ■■ -10 jjlspersionswasserdampf, Gew.-; » ■■ -10

Gew.Öl/h/Gew.Katalysatorbett 1,5 0,69 0,27 3,3 2,8 1,8 3,8 6,3 2,9Oil by weight / h / catalyst bed by weight 1.5 0.69 0.27 3.3 2.8 1.8 3.8 6.3 2.9

S Katalysator/Cl, Gew. · 10—-—■ S catalyst / Cl, wt. 10 --— ■

Schärfefaktor(Kat/Öl/WE3V) 6,7 14,5 37,7 3,0 3,6 2,6 2,6 1,6 3,5Sharpness factor (cat / oil / WE3V) 6.7 14.5 37.7 3.0 3.6 2.6 2.6 1.6 3.5

O Kohlenst.auf regen.Kat,Gew> 0,50 ^-0,20 — 0,^· O carbon on regen.Kat, weight> 0.50 ^ -0.20 - 0, ^ ·

Kohlenst. " verbraucht.Kat" 0,95 1,08 1,69 0,76 0,99 0,79 0,80 1,02 1,1* > Produktausbeuten Carbon "consumed.Kat" 0.95 1.08 1.69 0.76 0.99 0.79 0.80 1.02 1.1 *> Product yields

Umwandlung(22 KO ,-43O0JF)VoI^ 50,7 55,3 69,8 ■ 68,1 71,2 68,4 68,7 64,3 70,6 Koks(90>Kohlenstoff)-Gew.i 4,5 5,8 11,9 5,6 7,9 5,9 6,0 5,2 6,9 Trockeneis, HPbisCp, Gew.-?έ 1,5 2,2 3,7 2,0 2,1 2,0 2,2 1,9 2,5 Propylen-fropan, Gew.-^, 4,2 5,3 7,3 7,1 6,8 6f6 6,7 6,4 7,7Conversion (22 KO, -43O 0 JF) VoI ^ 50.7 55.3 69.8 ■ 68.1 71.2 68.4 68.7 64.3 70.6 Coke (90> carbon) wt. i 4.5 5.8 11.9 5.6 7.9 5.9 6.0 5.2 6.9 dry ice, H P to C p , wt .-? έ 1.5 2.2 3.7 2 , 0 2.1 2.0 2.2 1.9 2.5 propylene propane, wt .- ^, 4.2 5.3 7.3 7.1 6.8 6 f 6 6.7 6.4 7.7

3uten-3utan Fraktion, Vol/έ 10,3 11,8 I6j4 18,2 16,7 16,9 17,1 15,5 18,93ut-3utane fraction, vol / 10.3 11.8 I6j4 18.2 16.7 16.9 17.1 15.5 18.9

C1- -4303F(2210G)VT Benzin" 38,7 40,0 40,6 46,3 48,9 48,4 48,4 46,3 46,2C 1 - 3 -430 F (221 0 G) VT gasoline "38.7 40.0 40.6 46.3 48.9 48.4 48.4 46.3 46.2

Gesamtkreislauföl · . OOTotal circuit oil ·. OO

(22150;430Όϊ·) Vol.-jt. 49,3 44,7 30,2 31,9 28,8 31,6 31,3 35,7 2y,4 oo(221 5 0; 430 Ό ϊ ·) Vol.-jt. 49.3 44.7 30.2 31.9 28.8 31.6 31.3 35.7 2y, 4 oo

Flüssigk.Gew. (04+),\Tol.-> 98,3 96,5 87,2 96,4 94,4 96,9 96,8 97,5 94,5Liquid weight (0 4 +), \ Tol .-> 98.3 96.5 87.2 96.4 94.4 96.9 96.8 97.5 94.5

+ Zusammensetzung, 3-5i#> mit öeltenen-ürden ausgetauschter synthetischer Faujasit, dispergiert m oiliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel (lO/o Al0U,)+ Composition, 3-5i #> synthetic faujasite exchanged with oils, dispersed molicium dioxide-aluminum oxide gel (10 / o Al 0 U,)

Die Werte der Tabelle 3 zeigen, daß der zusammengesetzte kristalline Aluminosilicatkatalysator beträchtlich aktiver ist, als normale technische Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel-Gleichgewichtskatalysatoren. Um die. gleiche Umwandlungshöhe mit dem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelkatalysator zu erhalten, muß man bei einem viel höheren Schärfefaktor arbeiten, als mit den fluidisierten Aluminosilicatkatalysatoren. Der Schärfefaktor, wie er hierin benutzt ist, bezieht sich auf Kat/Öl/WHSV.The values in Table 3 show that the composite crystalline aluminosilicate catalyst is considerably more active than normal technical silica-alumina gel equilibrium catalysts. To the. same level of conversion with the silica-alumina gel catalyst to obtain one must work at a much higher heat factor than with the fluidized aluminosilicate catalysts. The sharpness factor as used herein refers to Kat / Oil / WHSV.

Aus den Ergebnissen von Krackläufen mit der gleichen prozentualen Umwandlung ist weiterhin klar ersichtlich, daß ein Wirbelschichtkatalysator, der etwa 3 bis 5 % eines mit Seltenen-Erden ausgetauschten synthetischen Paujasits in einer Siliciumdioxyd-Aluminiurnoxydgelmatrix dispergiert enthält und wie er nach der Arbeitsweise gemäß Beispiel 1 hergestellt worden ist, beträchtlich selektiver ist, als ein herkömmlicher synthetischer Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelkatalysator. Bei einer gegebenen Umwandlungshöhe werden weniger Koks und Gas erzeugt, die Butanerzeugung ist etwa dieselbe und die Benzinausbeuten sind um etwa 6-8 Volumenprozent höher. In der nachstehenden Tabelle 4 sind die Ergebnisse, die mit den einzelnen Katalysatoren bei 70 Vol.-Ji Umwandlung erhalten wurden, zusammengestellt und vergleichen.From the results of cracking runs with the same percentage conversion it is also clear that a fluidized bed catalyst which contains about 3 to 5 % of a rare earth exchanged synthetic paujasite dispersed in a silica-aluminum oxide gel matrix and prepared according to the procedure according to Example 1 is considerably more selective than a conventional synthetic silica-alumina gel catalyst. For a given conversion level, less coke and gas are produced, butane production is about the same, and gasoline yields are about 6-8 volume percent higher. In Table 4 below, the results that were obtained with the individual catalysts at 70 vol.-Ji conversion are compiled and compared.

809811/0884809811/0884

Katalysatorcatalyst Tabelle 4Table 4

Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel- Wirbe1schichtkatalysator Silica-alumina gel fluidized bed catalyst

Zusammengesetzter Wirbelschichtkatalysator mit krista3&nem Alumino-Composite fluidized bed catalyst with krista3 & nem Alumino

11 5050 silicatsilicate 0,0, 33 4444 0,50.5 Versuch Nr.-Experiment no. 0,150.15 12,012.0 22 0,0, 88th Relative AktivitätRelative activity 1,31.3 33 Kohlenstoff-FaktorCarbon factor 11,211.2 [\j —[\ j - 6,86.8 Umwandlung, Vol.-#Conversion, Vol .- # 16,516.5 f QfIfV^T? ^ f QfIfV ^ T? ^ Temperaturtemperature 482°C482 ° C 40,640.6 9,89.8 Kat./Öl-Verhältni sCat./Oil ratio s . 1 Λ - . 1 Λ - 18,218.2 Kohlenstoff auf demCarbon on the 46,846.8 regenerierten Kataregenerated kata lysator, Gew.-% lysator, wt. % SchärfefaktorSharpness factor 0,50.5 0,20.2 (Kat./Öl/WHS?)(Cat./Öl/WHS?) Koks, Gew.-% Coke, wt -.% 33 TrockengasDrying gas 6,46.4 (C, u. leichtere,Gew.)(C, and lighter, weight) Butane, Vo 1. -JiButane, Vo 1. -Ji 9,09.0 Benzin, Vol.-#Petrol, vol .- # 17,517.5 48,648.6

Die Regenerationsgeschwindigkeiten für die überaktiven Katalysatoren haben sich ebenfalls als gleich oder besser erwiesen, als jene für Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd unter den gleichen Bedingungen.The regeneration rates for the overactive catalysts have also proven to be the same or better, than those for silica-alumina under the same conditions.

Es wurden auch Krackläufe im Prüfmaßstab (bench scale) mit einem überaktiven Katalysator der gleichen Zusammensetzung wie der Katalysator gemäß Beispiel 1, der jedoch zu Wirbelschichtgröße vermählen oder zerstoßen und nicht zu Mikrokügelchen sprühgetrocknet worden war, durchgeführt. Dieser zer-There were also crack runs in the test scale (bench scale) with an overactive catalyst of the same composition as the catalyst according to Example 1, but the size of the fluidized bed ground or crushed and not spray dried into microspheres. This dis-

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kleinerte oder gemahlene Katalysator und der sprühgetrocknete zusammengesetzte Katalysator in Form von Mikrokügelchen, welche kristallines Aluminosilicat in Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel dispergiert enthielten, wurden mit herkömmlichem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgelkatalysator bei der Wirbelschichtkrackung von Eins'atzmaterialien aus leichtem, weitgeschnittenem und schwerem Mid-Continent-Gasöl verglichen. Nachstehend sind die Einsatzmaterialien als leichtes MC-Gasöl, breitgeschnittenes MC-Gasöl bzw. schweres MC-Gasöl bezeichnet.comminuted or ground catalyst and the spray-dried composite catalyst in the form of microspheres, which crystalline aluminosilicate dispersed in silica-alumina gel were made using conventional silica-alumina gel catalyst in the fluidized-bed cracking of feed materials from light, wide-cut and heavy Mid-continent gas oil compared. The following are the input materials as light MC gas oil, wide-cut MC gas oil or heavy MC gas oil.

In Verbindung mit dem leichten MC-Gasöl gibt der neuartige Katalysator in Form von gemahlenen Teilchen etwa 12 Gew.-% mehr C^+ Benzin bei 50 Gew.-^ Umwandlung. Dieser Benzinvorteil ist bei hohen Umwandlungen sogar noch größer. Die Koksausbeute für den neuartigen Katalysator, sowohl in Form von gemahlenen Teilchen als auch in Form von sprühgetrockneten Mikrokügelchen, ist viel tiefer als die Koksausbeute mit herkömmlichen Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel-Wirbelschichtkrackkatalysatoren. Die Verringerung der Koksablagerung liegt in der Größe von 70 - 75 %. In connection with the light gas oil MC of the novel catalyst is in the form of ground particles about 12 wt -.% More C ^ + gasoline with 50 wt .- ^ conversion. This gasoline advantage is even greater at high conversions. The coke yield for the novel catalyst, both in the form of ground particles and in the form of spray dried microspheres, is much lower than the coke yield with conventional silica-alumina gel fluidized cracking catalysts. The reduction in coke deposition is of the order of 70-75 %.

In Verbindung mit dem breitgeschnittenen MC-Gasöl ergibt der Katalysator in Form von gemahlenen Teilchen eine Erhöhung von etwa 4,5 Gew.-% C^ Benzin bei 40 Gew.-% Umwandlung, verglichen mit der gleichen Umwandlungshöhe über herkömmlichem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd-Wirbelschichtkatalysator, undIn conjunction with the broad-cut MC gas oil, the ground particle catalyst gives an increase of about 4.5 wt % C4 gasoline at 40 wt % conversion compared to the same level of conversion over conventional silica-alumina fluidized bed catalyst , and

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genauso wie mit dem leichten MC-Gasöl steigt der Benzinvorteil mit zunehmender Umwandlung an. Die Koftsausbeute für den neuartigen Katalysator in Form von gepulverten oder gemahlenen Teilchen ist ebenfalls etwa 50 % geringer als jene, die mit dem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd erhalten wird.Just as with the light MC gas oil, the petrol advantage increases with increasing conversion. The yield for the novel catalyst in the form of powdered or ground particles is also about 50 % less than that obtained with the silica-alumina.

Ähnliche Vorteile werden auch bei der Krackung einer schweren Mid-Continent-Gasölbeschickung mit den Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung erzielt. ιSimilar benefits are also seen in cracking a heavy mid-continent gas oil feed with the fluidized bed catalysts achieved according to the invention. ι

Äusser für die vorstehend beschriebene Krackung von Kohlenwasserstoffen haben die Wirbelschichtkatalysatoren gemäß der Erfindung eine breite Anwendbarkeit und Eignung für andere Verfahren unter Anwendung von Wirbelschichtkatalyse, z.B. Isomerisierung, Alkylierung, Polymerisation, Wasserstoffübertragung, Hydratisierung, Dehydratisierung, Disproportionierung, Dealkylierung, Hydrokrackung u.dgl., sowie bei anderen Verfahren und Reaktionen, welche die Umwandlung von organischen Verbindungen einschließen.The fluidized bed catalysts according to FIG of the invention has broad applicability and suitability for other processes using fluidized bed catalysis, e.g. Isomerization, alkylation, polymerization, hydrogen transfer, Hydration, dehydration, disproportionation, dealkylation, hydrocracking, and the like, as well as other processes and reactions involving the conversion of organic compounds.

BAD ORIGINAL 8098 1 1/0884BATH ORIGINAL 8098 1 1/0884

Claims (1)

Patentansprüche Patent claims I0 Wirbelschichtkatalysator, dadurch gekennzeichnet, daß er Teilchen eines kristallinen Aluminosilicate oder zusammengesetzte Teilchen' mit mindestens einer kristallinen Aluminosilicatkomponente und einer Matrixkomponente oder ein Teilchengemisch ., das kristallines Aluminosilicat und verhältnismäßig inaktives Material enthält, umfaßt,I 0 fluidized bed catalyst, characterized in that it comprises particles of a crystalline aluminosilicate or composite particles with at least one crystalline aluminosilicate component and a matrix component or a particle mixture. Which contains crystalline aluminosilicate and relatively inactive material, 2* Wirbelschichtkatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dafi die Matrixkomponente verhältnismäßig inaktiv ist*2 * fluidized bed catalyst according to claim 1, characterized »that the matrix component is proportionate is inactive * 3· Wirbelschichtkatalysator naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline Aluminosilioat mit Yfasserdampf behandelte, calcinierte, ionenausgetauschte oder nach irgendeiner Kombination von Dämpfung, Oalcinierung und Ionenaustausch behandelte natürliche oder synthetische Aluminosilicatteilchen, vorzugsweise aus Faujasit vom X-, Y- oder Α-Typ, umfaßt.3 fluidized bed catalyst according to claim 1 or 2, characterized in that the crystalline aluminosilioate steam treated, calcined, ion-exchanged or natural or synthetic treated after some combination of dampening, calcination and ion exchange Aluminosilicate particles, preferably of faujasite from X-, Y or Α type. 4· Wirbelachiohtkatalyeator naoh elntm der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die ursprünglichen Metallkationen des Aluainoailioats wenigstens teilweise und vorzugsweise zumindestens etwa 75 ?£ durch Ionenaustausch4 · Wirbelachiohtkatalyeator according to the claims 1-3, characterized in that the original metal cations of the Aluainoailioats at least partially and preferably at least about 75 pounds by ion exchange ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED gßgen andere Kationen, insbesondere Seltene-Erdmetallkationen und/oder Caloiumionen, ersetzt worden sind.other cations, particularly rare earth metal cations and / or caloium ions. 5. Wirbelschichtkatalysator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixkomponente ein anorganisches Oxydgel, insbesondere Siliciumdioxyd gel, Aluminiumoxydgel oder Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel, Ton oder Aluminiumoxyd oder ein Gemisch von Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydgel und Ton umfaßt»5. fluidized bed catalyst according to any one of claims 1-4, characterized in that the matrix component an inorganic oxide gel, in particular silicon dioxide gel, aluminum oxide gel or silicon dioxide-aluminum oxide gel, Clay or alumina or a mixture of silica-alumina gel and sound includes » 6. Wirbelschichtkatalysator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das verhältnismäßig inaktive Material aus einem anorganischen Oxydgel, vorzugsweise einem Silioiumdioxyd-Aluminiumoxydgel, Sand, Ton oder Aluminiumoxyd besteht.6. fluidized bed catalyst according to any one of claims 1-4, characterized in that the relatively inactive Material made of an inorganic oxide gel, preferably a silicon dioxide-aluminum oxide gel, sand, clay or aluminum oxide consists. 7· Wirbelschiohtkatalysator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorteilchen Feinteile eines Feststoffs, insbesondere aus Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyägel, Ton oder nichtschrumpfenden Aluminiumoxydteilchen, mit einem durch Wägung bestimmten mittleren Teilchendurchmesser von weniger als 40 Mikron und vorzugsweise im Bereich von 0,3 - 7,0 Mikron umfassen.7 · Fluidized bed catalyst according to one of the claims 1-6, characterized in that the catalyst particles are fine particles of a solid, in particular of silicon dioxide-aluminum oxy-nails, Clay or non-shrinking alumina particles, with a mean value determined by weighing Particle diameters of less than 40 microns and preferably in the range of 0.3-7.0 microns. 8. Terfahren zur Herstellung eines Wirbelschiehtkatalysatora gemäß einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß man Teilchen eines kristallinen Aluminosilicate einer Dämpfung in einer mindestens etwa 5 $ Was-8. The process of making a fluidized bed catalyst according to any one of claims 1-7, characterized in that particles of a crystalline aluminosilicate a cushioning in at least about $ 5 water 80981 1/088480981 1/0884 serdampX enthaltenden Atmosphäre "bei einer Temperatur unterhalb des Sinterungs- oder Schmelzpunktes der Teilchen oder einer Calcinierung bei Temperaturen unterhalb des, Sinterungspunktes des Aluminosilicate oder einem Ionenaustausch zum Ersatz von mindestens einem Teil der ursprünglichen Metallkationen der Teilchen gegen andere Kationen oder irgendeiner Kombination dieser ArbeitsstufenserdampX containing atmosphere "at a temperature below the sintering or melting point of the particles or a calcination at temperatures below the, Sintering point of the aluminosilicate or an ion exchange to replace at least some of the original metal cations of the particles with others Cations or any combination of these working steps unterwirft, die Teilchen mit verhältnismäßig; inaktivensubject to the particles with proportionately; inactive vermischt
Teilchenvoder eine Zusammensetzung aus den Teilchen und einer Matrix bildet und diese Zusammensetzung zu Teilchen von fluidisierbarer Größe formt.
mixed
Particles or a composition of the particles and a matrix and forms this composition into particles of fluidizable size.
9« Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man durch den Ionenaustausch Seltene-Erdmetallionen, Calciumionen, Wasserstoffionen oder Seltene-Erdmetall- und Viasserstoff ionen einführt,9 «Method according to claim 8, characterized in that that by the ion exchange rare earth metal ions, calcium ions, hydrogen ions or rare earth metal and introduces hydrogen ions, 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß man die Aluminosilicatteilchen in einer gelbildenden Lösung dispergiert, aus der Lösung ein Hydrogel bildet, in dem die Aluminosilicatteilchen völlig verteilt sind, eine Dispersion feiner Teilchen des Hydrogels in einem flüssigen Medium herstellt und diese Dispersion zur Bildung von Katalysatorteilchen in IOrm von Mikrokügelchen fluidisierbarer Größe sprühtrocknet„10. The method according to claim 8 or 9 »characterized in that the aluminosilicate particles in one dispersed gel-forming solution, a hydrogel from the solution forms, in which the aluminosilicate particles are completely distributed, a dispersion of fine particles of the hydrogel in a liquid medium and this dispersion to form catalyst particles in IOrm of microspheres fluidizable size spray-dried " 809811/088809811/088 11β Verfahren nach Anspruch 10, dadurch, gekennzeichnet, daß man die Dispersion der Hydrogelteilchen in einen entgegengerichtet oder gleichgerichtet fließenden Strom eines Trocknungsgases versprüht oder in einen gleichgerichtet fließenden Strom des Trocknungsgases versprüht und die teilweise getrockneten Teilchen dann kaskadenartig J im Gegenstrom zu dem Gas herabrieseln läßt.11 β method according to claim 10, characterized, in that one sprays the dispersion of the hydrogel particles in an opposite direction or the same direction flowing stream of a drying gas or sprayed into a rectified current flowing the drying gas and then cascaded J trickle down the partially dried particles countercurrent to the gas leaves. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion in eine Wasserdampfatmosphäre versprüht.12. The method according to claim 11, characterized in that that the dispersion in a steam atmosphere sprayed. 13β Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das Hydrogel mit einer ein Aluminioffloxydgel "bildenden Lösung vermischt und Aluminiumoxyd in den Poren des Hydrogeles abscheidet.13β Method according to any one of claims 10-12, characterized characterized in that the hydrogel is mixed with a solution which forms an aluminum oxide gel and aluminum oxide deposited in the pores of the hydrogel. 14· Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydro ge ITd ildung unter Verwendung von Kohlensäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder Essigsäure durchführt.14 · Process according to one of claims 10 or 11, characterized in that the hydro ge ITd ildung is included Use of carbonic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or acetic acid. 15. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man kristalline Aluminosilicatteilchen und Teilchen aus einem verhältnismäßig inaktiven Matrixmaterial, vorzugsweise Ton, in einem flüssigen Medium dispergiert, gegebenenfalls NaOH oder einen Chelatbildner zusetzt und15. The method according to claim 8, characterized in that that one crystalline aluminosilicate particles and particles from a relatively inactive matrix material, preferably clay, dispersed in a liquid medium, optionally adding NaOH or a chelating agent and SAD 0RI8INAL 80981 1/0884 SAD 0RI8INAL 80981 1/0884 die Dispersion Mikrokügelohen sprühtrocknet.the dispersion microsphere holes spray-dried. 16 d Verfahren nach Anspruch 8, dadurch $ Itemize lehnet, daß man feine !Teilchen eines kristallinen Aluminosilicate in Gegenwart einer verhältnismäßig inaktiven bindenden Matrixkomponente agglomeriert oder mit dieser Matrixkomponente verpreßt und die erhaltene Masse zu Teilchen von Wirbelschichtgröße zerkleinert»16 d Process according to claim 8, characterized in that fine! Particles of a crystalline aluminosilicate are agglomerated in the presence of a relatively inactive binding matrix component or pressed with this matrix component and the mass obtained is comminuted into particles the size of a fluidized bed » 8098 1 1/08848098 1 1/0884
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