DE1443493C - Process for the isomerization of terminal olefinic hydrocarbons - Google Patents
Process for the isomerization of terminal olefinic hydrocarbonsInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Isomerisierung von endständigen olefinischen Kohlenwasserstoffen mit 4 bis 6 C-Atomen im Molekül, die einer Verschiebung der Doppelbindung zugänglich sind, in Gegenwart von Silikatkatalysatoren bei Temperaturen zwischen 50 und 500° C, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umsetzung in Gegenwart von Sepiolith mit einer Oberfläche größer als 100 m2/g, der von seinem Alkalimetallgehalt befreit worden ist, als Katalysator in der Dampfphase mit einer stündlichen Flüssigkeitseinsatzmenge im Bereich von 0,1 bis 10 V/V, vorzugsweise in Gegenwart von inerten verdünnenden Gasen, durchführt. The invention relates to a process for the isomerization of terminal olefinic hydrocarbons having 4 to 6 carbon atoms in the molecule, which are amenable to a shift in the double bond, in the presence of silicate catalysts at temperatures between 50 and 500 ° C, which is characterized in that the reaction in the presence of sepiolite with a surface area greater than 100 m 2 / g, which has been freed from its alkali metal content, as a catalyst in the vapor phase with an hourly amount of liquid in the range from 0.1 to 10 V / V, preferably in the presence of inert diluent gases.
Vorzugsweise werden die als Katalysator dienenden Silikate ,in einer von aufgebrachten freien Metallen im wesentlichen freien Form verwendet. Zweckmäßig sind die Katalysatoren ebenfalls frei von Natrium in gebundener Form und/oder gebundenem Kalium.Preferably, the silicates serving as a catalyst are in one of the applied free metals essentially free form used. The catalysts are also expediently free from sodium in bound form and / or bound potassium.
Vorteilhaft werden als Katalysatoren Silikate verwendet, die man erhält, indem man Silikate, die in geringen Mengen gebundenes Natrium und/oder gebundenes Kalium enthalten, einer Behandlung unterwirft, durch die dieses Natrium und/oder Kalium ganz oder teilweise entfernt wird.The catalysts used are advantageously silicates which are obtained by using silicates which are in contain small amounts of bound sodium and / or bound potassium, a treatment subjects, by which this sodium and / or potassium is wholly or partially removed.
Als Katalysator wird Sepiolith eingesetzt. Sepiolith ist ein im Handel erhältliches Tonmineral, das in der Natur vorkommt und auch synthetisch gewonnen werden kann. Es hat die IdealformelSepiolite is used as a catalyst. Sepiolite is a commercially available clay mineral that occurs in nature and is also obtained synthetically can be. It has the ideal formula
H4Mg9Si12O30(OH)10-OH2OH 4 Mg 9 Si 12 O 30 (OH) 10 -OH 2 O
und ist auch unter dem Namen Meerschaum bekannt. Weitere Angaben über Sepiolith und seine Eigenschaften sind in »Chemistry and Industry« vom 16. November 1957, S. 1492 bis 1495, zu finden.and is also known as meerschaum. More information about sepiolite and its properties can be found in "Chemistry and Industry" of November 16, 1957, pp. 1492-1495.
Sepiolith enthält in kleinen Mengen Alkalimetalle, gewöhnlich 1 bis 2 Gewichtsprozent, die in gebundener Form vorliegen. Diese Alkalimetalle entfernt man vorzugsweise durch Waschen mit Mineralsäure, starken organischen Säuren, z. B. Essigsäure, oder mit Lösungen von Salzen dieser Säuren mit stickstoffhaltigen Basen, z. B. Ammoniak, oder mit den freien Basen. Im allgemeinen ist es notwendig, den Katalysator vor dem Gebrauch zu erhitzen, um stickstoffhaltige Basen zu entfernen.Sepiolite contains small amounts of alkali metals, usually 1 to 2 percent by weight, which are bound in Form. These alkali metals are preferably removed by washing with mineral acid, strong organic acids, e.g. B. acetic acid, or with solutions of salts of these acids with nitrogenous Bases, e.g. B. ammonia, or with the free bases. In general it is necessary to use the Heat catalyst before use to remove nitrogenous bases.
Für das bei der Isomerisierung vorzugsweise eingesetzte inerte verdünnend wirkende Gas kann man beispielsweise Stickstoff verwenden, wobei das Verhältnis vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Volumteilen des Verdünnungsmittels je Teil des olefinischen Kohlenwasserstoffes liegt.For the inert diluting gas preferably used in the isomerization, one can use use, for example, nitrogen, the ratio preferably being in the range from 0.1 to 10 parts by volume of the diluent per part of the olefinic hydrocarbon.
Das Isomerisierungsverfahren der Erfindung ist auf Kohlenwasserstoffe anwendbar, die zu einer Verschiebung der Doppelbindung fähig sind. Gegebenenfalls kann das Einsatzmaterial aus einem Gemisch bestehen, das zumindest einen solchen Kohlenwasserstoff enthält. Bei Verwendung von Gemischen liegen natürlich die Komponenten nicht in dem Gleichgewichtsverhältnis vor, das den Isomerisationsbedingungen entspricht. In Abhängigkeit von den Isomerisationsbedingungen kann eine Isomerisation durch Verschiebung der Doppelbindung ohne Veränderung des Kohlenstoffgerüstes bewirkt werden.The isomerization process of the invention is applicable to hydrocarbons which are capable of shifting the double bond. Possibly the feedstock may consist of a mixture containing at least one such hydrocarbon. When using mixtures lie of course the components are not in the equilibrium ratio required for the isomerization conditions is equivalent to. Depending on the isomerization conditions an isomerization can be brought about by shifting the double bond without changing the carbon structure.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist besonders zur Umwandlung von 4-Methylpenten-l, 4-Methyl-
penten-2 und/oder 2-Methylpenten-l in 2-Methylpenten-2
sowie zur Umwandlung von 2-Methylbuten-1 und/oder 3-Methylbuten-1 in.2-Methylbuten-2
wie auch zur Umwandlung von Penten-1 in eis- und trans-Penten-2 geeignet.
Das Verfahren kann bei vermindertem Druck, Normaldruck oder erhöhtem Druck durchgeführt
werden.The process according to the invention is particularly suitable for converting 4-methylpentene-l, 4-methylpentene- 2 and / or 2-methylpentene-1 into 2-methylpentene-2 and for converting 2-methylbutene-1 and / or 3 -Methylbutene-1 in.2-methylbutene-2 as well as suitable for converting pentene-1 into cis- and trans-pentene-2.
The process can be carried out under reduced pressure, normal pressure or elevated pressure.
Im Stand der Technik ist zur Olefinisomerisation unter anderem vorgeschlagen worden, mit partiellIn the prior art has been proposed for olefin isomerization, inter alia, with partial
ίο dehydratisierten Zeolithen (USA. - Patentschrift 2 988 578) oder auch mit Alkalimetall enthaltenden Katalysatoren (französische Patentschrift 1 293 285) zu arbeiten. Die Erfindung zeichnet sich demgegenüber durch die Auswahl eines sehr wirksamen undίο dehydrated zeolites (USA. - Patent 2 988 578) or with catalysts containing alkali metal (French patent specification 1 293 285) to work. The invention is characterized by the selection of a very effective and
•5 gleichzeitig jedoch preiswerten und leicht zugänglichen Katalysatormaterials aus. Der erfindungsgemäße Katalysator, bewirkt eine Verschiebung der Doppelbindung, ohne gleichzeitig tiefgreifende strukturelle Umwandlungen des eingesetzten Olefins hervorzurufen. Dabei läßt sich der erfindungsgemäße Katalysator Sepiolith völlig gefahrlos handhaben, während z. B. die alkalimetallhaltigen Katalysatoren der französischen Patentschrift 1 293 285 ein Arbeiten unter Stickstoff und vollständig trockenen Bedingungen erfordern, wobei gleichzeitig die Verwendung verhältnismäßig teurer Reaktormaterialien, wie Autoklaven aus rostfreiem Stahl, notwendig ist.• 5 at the same time inexpensive and easily accessible Catalyst material from. The catalyst according to the invention causes a shift in the Double bond without causing profound structural changes in the olefin used at the same time. The sepiolite catalyst according to the invention can be handled completely safely, while z. B. the alkali metal-containing catalysts of French Patent 1,293,285 work require under nitrogen and completely dry conditions while using relatively expensive reactor materials such as stainless steel autoclaves is necessary.
B e i s ρ i e 1 1B e i s ρ i e 1 1
Unter Verwendung eines Mikroreaktors wurde 4-Methylpenten-l in der Dampfphase mit einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 1,0 bei Normaldruck über 1 cm eines pulverisierten Sepiolithbettes geleitet. Vier getrennte Versuche wurden bei 150, 200, 300, und 4000C durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.Using a microreactor, 4-methylpentene-1 was passed in the vapor phase at a space velocity of 1.0 at normal pressure over 1 cm of a powdered sepiolite bed. Four separate experiments were conducted at 150, 200, 300, and carried out 400 0 C. The results obtained are shown in Table 1.
Tabelle 1 ·Table 1 ·
Zusammensetzung des Produktes (Gewichtsprozent)Composition of the product (percent by weight)
Unverändertes Einsatzmaterial Unchanged input material
eis- und trans-4-Methylpenten-2 cis- and trans-4-methylpentene-2
2-Methylpenten-l 2-methylpentene-l
2-Methylpenten-2 .2-methylpentene-2.
eis- und trans-3-Methylpenten-2 cis- and trans-3-methylpentene-2
2,3-Dimethylbuten-2 ...2,3-dimethylbutene-2 ...
Reaktionstemperatur, 0CReaction temperature , 0 C
150150
28
2
628
2
6th
Spur
0track
0
200200
3232
3434
2323
4 04th 0
300300
28
13
3828
13th
38
13 013th 0
Unter Verwendung eines Mikroreaktors wurde 4-Methylpenten-l in der Dampfphase bei einer Temperatur von 1900C, einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 2 und unter Normaldruck über 1 cm3 eines pulverisierten Sepiolithbettes geleitet.Using a microreactor, 4-methylpentene-1 was passed in the vapor phase at a temperature of 190 ° C., a room flow velocity of 2 and under normal pressure over 1 cm 3 of a pulverized sepiolite bed.
Die Analyse der Produkte zu drei verschiedenen Zeitpunkten während des Versuchs ist in Tabelle 2 aufgeführt.The analysis of the products at three different times during the experiment is shown in Table 2 listed.
Tabelle 2
Zusammensetzung' der ProdukteTable 2
Composition 'of the products
(Gewichtsprozent)(Weight percent)
Unverändertes Einsatzmaterial
eis- und trans-4-Methylpenten-2Unchanged input material
cis- and trans-4-methylpentene-2
2-Methylpenten-l 2-methylpentene-l
2-Methylpenten-2 2-methylpentene-2
eis- und trans-3-Methylpenten-2cis- and trans-3-methylpentene-2
Laufzeit. MinutenDuration. Minutes
4242
60 3160 31
2 7 02 7 0
197197
61 3161 31
2 62 6
387387
6464
3030th
'4'4
B e i s ρ ie 13B e i s ρ ie 13
10 cm3 "eines pulverisierten Sepioliths wurden mit einer 50%igen wäßrigen Essigsäurelösung unter Rückfluß extrahiert. Danach wurde der Sepiolithi mit destilliertem Wasser gewaschen, 2 Stunden bei HO0C und 2 Stunden bei 3500C getrocknet.10 cm 3 "a powdered sepiolite were extracted with a 50% aqueous acetic acid solution under reflux. Thereafter, the Sepiolithi was washed with distilled water, 0 C and 2 hours at 350 0 C dried for 2 hours at HO.
4-MethyIpenten-l wurde mit einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 2, bei Normaldruck und einer Temperatur von 1900C über 1 cm3 dieses Katalysatorbettes geleitet.4-MethyIpenten-l was passed at a space velocity of 2, at atmospheric pressure and a temperature of 190 0 C over 1 cm 3 of the catalyst bed.
Die Analyse des Produktes nach einer Laufzeit von 120 Minuten ist in Tabelle 3 aufgeführt.The analysis of the product after a running time of 120 minutes is shown in Table 3.
behandelte Material wurde mit entionisiertem Wasser gewaschen und 6 Stunden in einem Soxhletapparat erschöpfend extrahiert. Dann wurde es in einem Trockenschrank über Nacht bei 1100C und dann zur Entfernung des Ammoniaks eine weitere Stunde be^ 35O°C in einem Stickstoffatom getrocknet.treated material was washed with deionized water and exhaustively extracted in a Soxhlet apparatus for 6 hours. Then, it was in an oven overnight at 110 0 C and then to remove the ammonia for an additional hour BE ^ 35O ° C in a nitrogen atom dried.
Dann wurde die Aktivität einer l-cm3-Probe dieses Materials für die Isomerisierung von 4-Methylpenten-1 bei 1900C, einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 2 und Normaldruck gemessen.Then, the activity was l-cm 3 sample of this material for the isomerization of 4-methylpentene-1 at 190 0 C, a space velocity of 2 and an atmospheric pressure measured.
Die Zusammensetzung des Produktes nach einer Laufzeit von 120 Minuten ist in Tabelle 4 angegeben.The composition of the product after a running time of 120 minutes is given in Table 4.
Zusammensetzung des Produktes *Composition of the product *
Unverändertes EinsatzmaterialUnchanged input material
4-Methylpenten-2 4-methylpentene-2
2-Methylpenten-l 2-methylpentene-l
2-Methylpenten-2 2-methylpentene-2
3-Methylpen ten-2 3-methylpene-2
GewichtsprozentWeight percent
Eine frische 10-cm3-Probe eines Sepioliths wurde mit 100 cm3 einer ungefähr molaren wäßrigen Ammoniumacetatlösung durch Perkolation behandelt. DasA fresh 10 cm 3 sample of a sepiolite was treated with 100 cm 3 of an approximately molar aqueous ammonium acetate solution by percolation. The
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