DE1668762A1 - Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Paraffinkohlenwasserstoffen - Google Patents
Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von ParaffinkohlenwasserstoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Dehydrierung
von paraffinischen Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung
olefinischer Kohlenwasserstoffe. Insbesondere ist die Erfindung
auf ein Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von langkettigen
Paraffinkohlenwasserstoffen zwecks Erzeugung langkettiger Monoolefinkohlenwasserstoffe derselben Kohlenzahl gerichtet,
wodurch das Ausmaß erhöht wird, zu welchem man sich dem Umwandlungsgleichgewicht
nähern kann, ohne daß schädliche Nebenreaktionen
auftreten, die den Umwandlungswirkungsgrad zu dem gewünschten
Olefin beeinträchtigen. Im besonderen werden bei Anwendung der
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- 2
Erfindung normalerweise flüssige Paraffinkohlenwasserstoffe mit etwa 7 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen je Molekül zu Monoolefinkohlenwasserstoffen
dehydriert und eine ausgedehnte Betriebsperiöde wird erzielt, während der der Katalysator brauchbare
Haltbarkeit aufweist. Das Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere vorteilhaft für die Dehydrierung von langkettigen
Hormalparaffinen mit etwa 10 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen je
Molekül und deren Gemischen zwecks Erzeugung normaler Monoolefine.
Olefinkohlenwasserstoffe finden zahlreiche Verwendung. Sie werden benutzt in der Erdöltechnik, in der petrochemischen und pharmazeutischen Industrie, für die Herstellung von Kunststoffen und
Schwerchemikalien sowie in anderen Industrien. Pentene finden in erster linie bei der organischen Synthese Verwendung. a-n-Amylen
(Penten-1) wird abgesehen von seinem Wert als Monomer bei der
Ziegler-Natta-Polymerisation häufig als Verschnittmittel für
Motortreibstoff von hoher Octanzahl gebraucht. Paraffine von längerer Kette mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen je Molekül, insbesondere
solche mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen, können unter
Bildung intermediärer Olefine dehydriert werden, um diese bei
der Alkylierung von Benzol für die Herstellung sulfonierter Detergentien
oder bei der Alkylierung von Phenol zur Herstellung oxyäthylierter
nichtionischer Detergentien zu gebrauchen. Zu weiteren
Verwendungsmöglichkeiten der langkettigen Monoolefine gehören direkte Sulfonierung unter Bildung von biologisch abbaubaren
Alkylsulfaten vom Typus R-0S0,Ua; direkte Sulfonierung mit
Uatriumbisulfit zur Herstellung "von biologisch abbaubaren SuIfonaten
vom Typus RSO3Na; Hydratation zu Alkohlen, die zur Herstellung
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_ 3 ■ — ■ ■
von Weichmachern oder künstlichen Schmierölen vom allgemeinen Typ A-(OOOH)2 benutzt werden, worin A-(COOH)2 eine zweibasische
Säure z.B. Phthalsäure oder Sebazinsäure ist; Hydratation zu
Alkoholen mit anschließender Dehydrierung unter Bildung von Ketonen,
die bei der Herstellung von sekundären Aminen durch reduktive Alkylierung benutzt werden können; Esterbildung durch
direkte Umsetzung mit Säuren in Gegenwart eines Katalysators, wie
BF,-Ä*therat und bei der Herstellung von Dialkylbenzolen mit langkettigen
Alkylgruppen, deren Schwermetallsulfonatsalze G-rundschmieröldetergentien
sind.
Ein erfolgreiches Dehydrieverfahren verlangt die Verwendung eines
geeigneten Dehydrierkatalysators. Thermische Umwandlung von Paraffinen
in die entsprechenden Olefine kann erzielt werden, wenn man
ausreichend hohe Temperatur anwende!?· Bei einer solchen Hochtemperaturpyrolyse besteht die Hauptreaktion jedoch in einer Krackung,
die hinsichtlich der Besehaffeheit und Ausbeute des Produktes unerwünscht
ist. Bei ausreichend niedrigen Temperaturen zur Vermeidung schädlicher Krackreaktionen tritt keine ader nur eine geringe
Dehydrierung des Paraffins auf. Die Verwendung von Dehydrierkatalysatoren
vermeidet teilweise diese Schwierigkeit, weil sie eine verhältnismäßig niedrige Betriebstemperatur für die Dehydrierung
gestattet und damit übermäßige Krackung ausschaltet. Es ist bekannt, daß zahlreiche Katalysatoren zur Förderung der Paraffinumwandlung
in Olefine bei niedriger Temperatur gebraucht worden sind. Solche Katalysatoren bestehen im allgemeinen aus einem oder mehreren
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Metallen der Gruppen YI und VIII des Periodensystems bzw. deren Verbindungen. Diese Katalysatoren werden entweder ohne Träger
und zwar im allgemeinen im Form von Pulver oder kleinen Teilchen oder auflagern beispielsweise geeigneten feuerfesten anorganishen
Oxydteilchen verwendet. Geeignete vorbekannte katalytische Massen
enthielten also ein oder mehrere Bestandteile, wie Chrom, Wolfram, Molybdän, Eisen, Kobalt, nickel, Platin, Palladium, Iridium, Ruthenium,
Rhodium, Osmium und verschiedene ihrer Verbindungen. Im allv gemeinen sind sie mit einem Trägermaterial vereinigt, das ein oder
mehrere feuerfeste anorganische Oxyde, wie Tonerde, Kieselsäure, Zirkonoxyd, Magnesia, Thoriumoxyd, Hafniumoxyd, Titanoxyd und
Borsäure enthält. Alle bekannten Dehydrierkatalysatoren besitzen jedoch anscheinend einen oder mehrere zwangläufige Nachteile, die
ihre Eignung und Brauchbarkeit beeinträchtigen. Einige Katalysatoren sind zu aktiv, so daß unerwünschte Nebenreaktionen selbst
bei niedri-gen Temperaturen gefördert werden. Andere sind bei tiefen Temperaturen zu inaktiv, um die Hydrierung in tragbarem Maße
zu fördern. Koch andere sind nicht ausreichend beständig, um über einen ausgedehnten Zeitraum zu wirken und eignen sich nicht für
ein gewerblich interessantes Verfahren.
In Verbindung mit den verschiedenen Schwierigkeiten, die sich bei der Auswahl eines geeigneten Katalysators ergeben, ist das
Reaktions- oder Umwandlungsgleichgewicht ein wichtiger Faktor.
Vorbekannte Dehydrierverfahren sind im allgemeinen bei einer temperatur
im Bereich von 400 bis etwa 7000O unter einem Druck von
0 bis etwa 6,8 atü,einer Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit im
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Bereich von etwa 1,0 bis 8,0 und in Gegenwart von 1 bis 20 Mol Wasserstoff je Mol Beschickung durchgeführt worden. Wenn man
unter oder nahe bei Gleiehgewichtsumwandlung arbeitet, so werden unabhängig von der Art des verwendeten Katalysators oder dem Ausmaß,
zu welchem Dehydrierung erfolgreich gefördert wird, verschiedene Febenreaktionen einschließlich mindestens einer gewissen
Krackung und Skelettisomerisierung beeinflußt, welche die Selektivität beträchtlich herabsetzen. Beispielsweise ergibt
sich bei einem Verfahren zur Dehydrierung von n-Dodecan nahe ™
unter Gleichgewichtsbedingungen eine beträchtliche Umwandlung in Diolefine und aromatische Kohlenwasserstoffe. Diese sowie
andere Hebenreaktionen wirken offensichtlich schädlich auf den Wirkungsgrad der Umwandlung in das erwünschte n-Dodecan ein
und neigen zu einer Beeinträchtigung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines geregelten Paraffindehydrierverfahrens,
das dicht am Gleichgewicht arbeiten kann, ( ohne unter einem übermäßigen Ausmaß an Nebenreaktionen zu leiden,
welche den Wirkungsgrad herabsetzen} übermäßige Krackung führt zur Überproduktion von Abfallgasen niedrigen Molekulargewichts
oder zur Kohlenstoffablagerung auf und in dem Katalysator. Dadurch
werden seine aktiven Oberflächen und Zentren gegenüber den zu bearbeitenden Material abgeschirmt.
Wenn dag Dehydrierverfahren nach der Erfindung angewandt wird,
treten die geringfügigen Nebenreaktionen nur in solcher Weise auf, daß in größerem Maße Diene als aromatische Kohlenwasser-
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stoffe gebildet werden, die wiederum in größeren Mengen als Krackprodukte auftreten. Im wesentlichen gibt es keine Skelettisomerisierung
von n-01efinen zu verzweigten Olefinen. Allgemein werden gekrackte Produkte sowie Triene nur in Spurenmengen erzeugt
und wenn die Beschickung frei von Naphthenen ist, so ist die Aromatbildung nur geringfügig. Dienbildung ist bei Anlauf eines
Betriebes stärker, wenn die katalytische Masse frisch ist, fällt
etwa
aber auf 2,0 fo der Monoolefinbildung ab, wenn der Katalysator gealtert ist. Die Gegenwart dieser geringen Dienmengen im Olefiriprodukt ist nicht besonders störend, vor allem hinsichlich gewisser Verwendungszwecke der Olefine. Wenn beispielsweise das Olefinprodukt mit Benzol alkyliert wird, neigt das Dien entweder zur Zyklisierung unter Bildung alkylsubstituierter Zykloparaffine oder zur Bildung von Diphenylalkanen. Erstere können als Teil des Alkylats verwendet werden, und letztere lassen sich leicht vom gewünschten Alkylat abtrennen. Wenn das Olefin zur direkten Sulfonierung unter Bildung biologisch abbaubarer Alkylsulfate bestimmt ist, fällt das Produkt aus etwa vorhandenen Dienen in die Säurephase und läßt sich wiederum leicht vom gewünschten Produkt abtrennen. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Dehydrierverfahrens zur Erzeugung langkettiger Monoolefine; ohne daß gleichzeitig verzireLgte Olefine gebildet werden. Obgleich spektroskopische Analysenmethoden keine verzweigten Olefine im Produkt nach der Erfindung gezeigt haben, wurden bis zu etwa 5,0 oder selbst 10,0 # einfach verzweigte Olefine, bezogen auf die Monoolefine für die endgültige Verwendung zur Herateilung biologisch abbaubarer Alkylbenzolsulfonatdetergentien nicht störend sein. Im Falle von Alkylsulfatdetergentien
aber auf 2,0 fo der Monoolefinbildung ab, wenn der Katalysator gealtert ist. Die Gegenwart dieser geringen Dienmengen im Olefiriprodukt ist nicht besonders störend, vor allem hinsichlich gewisser Verwendungszwecke der Olefine. Wenn beispielsweise das Olefinprodukt mit Benzol alkyliert wird, neigt das Dien entweder zur Zyklisierung unter Bildung alkylsubstituierter Zykloparaffine oder zur Bildung von Diphenylalkanen. Erstere können als Teil des Alkylats verwendet werden, und letztere lassen sich leicht vom gewünschten Alkylat abtrennen. Wenn das Olefin zur direkten Sulfonierung unter Bildung biologisch abbaubarer Alkylsulfate bestimmt ist, fällt das Produkt aus etwa vorhandenen Dienen in die Säurephase und läßt sich wiederum leicht vom gewünschten Produkt abtrennen. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Dehydrierverfahrens zur Erzeugung langkettiger Monoolefine; ohne daß gleichzeitig verzireLgte Olefine gebildet werden. Obgleich spektroskopische Analysenmethoden keine verzweigten Olefine im Produkt nach der Erfindung gezeigt haben, wurden bis zu etwa 5,0 oder selbst 10,0 # einfach verzweigte Olefine, bezogen auf die Monoolefine für die endgültige Verwendung zur Herateilung biologisch abbaubarer Alkylbenzolsulfonatdetergentien nicht störend sein. Im Falle von Alkylsulfatdetergentien
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fuhren jedoch Verzweigungen selbst in kleinen Mengen zu unstabilen
tertiären Sulfaten. Bezogen auf den hohen Stabilitätsgrad einiger
Sulfate, die aus dem Monoolefinprodukt nach der Erfindung hergestellt worden sind, ist zweifellos der Verzweigungsgrad außerordentlich
klein.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgaben sieht die Erfindung ein Verfahren zur Dehydrierung eines Hormalparaffinkohlenwasserstoffes
mit etwa 7 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen in gerader Kettenanordnung vor, das darin besteht, daß man den Paraffinkohlenwasserstoff
am Kontakt mit einer katalytischen Masse enthaltend Tonerde, etwa 0,01 bis 1,5 Gew.-$ Alkali, etwa 0,05 bis 5,0 Gew.-# eines
Edelmetalls der Gruppe 8 und einen Metallbestandteil bestehend aus Arsen, Aifcimon , Wissmut und dessen Verbindungen in einem
Atomverhältnis zum Bestandteil der Gruppe 8 von etwa 0,10 bis 0,80 unter Hydrierbedingungen bei einer Temperatur von etwa 400
bis 6000O und einer Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit von mtidestens
12,0 behandelt. (
Dieses Verfahren ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß ein besonders
bevorzugter Katalysator mit Lithium behandelte Tonerde aufweist, die etwa 0,05 bis 5,0 Gew*-$ mit Arsen verdünntes Platin
enthält. Obgleich bei Temperaturen von etwa 400 bis 6000C vorteilhafte
Ergebnisse erzielt werden, arbeitet man vorzugsweise in einem mittleren Temperaturbereich von etwa 430 bis 53O0C. Wie
nachstehend durch ein bevorzugtes Beispiel angezeigt wird, hält man den Betriebsdruck im allgemeinen im Bereich von etwa 0,68 '
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bis 6,8 atü. Besonders bevorzugte Drücke liegen im Bereich von 1,02 bis etwa 2,72 atü,und zwar wird der Druck in der
Reaktionszone mittels verdichteten Wasserstoffkreislaufes in solcher Menge aufrecht erhalten, daß das Molverhältnis von
Wasserstoff zu flüssiger Kohlenwasserstoffbeschickung weniger als 15 : 1, vorzugsweise weniger als etwa 10 : 1 beträgt, wobei
das Kohlenwasserstoffeinsatzverhältnis einer Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit definiert als RaumteilKohlenwasserstoffbeschickung
je RaumteilKatalysator in der Reaktionszone 12,0 bis etwa 40,0
entspricht. Am vorteilhaftesten soll das Molverhältnis von Wasserstoff
zu Kohlenwasserstoffbeschickung im Bereich von etwa 2 : Ί bis 8 : 1 liegen.
Die Dehydrierung des langkettigen Paraffinkohlenwasserstoffes wird ferner durch die Verwendung eines Verdünnungsmittels im
Gemisch mit der Beschickung erleichtert. Ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung besteht also in der Verwendung von Wasser
als Zusatzstoff zur Hormalparaffinbeschickungsmasse und zwar
H* in einer Menge von mindestens 400 ppm bezogen auf die Kohlenwasserstoffbeschickungsmenge.
Wassermengen über 3000 ppm steigern anscheinend den Prozeß nicht mehr und werden daher im allgemeinen
nicht angewandt. Die genaue Menge des in einem gegebenen Fall zu verwendenden Wassers hängt in erster Linie von der betreffenden
Paraffinbeschickungsmasse und den Arbeitsbedingungen ab. Verdünnung
der Beschickungsmasse in dieser Wise verbessert nicht nur das
Ausmaß, zu welchem das Gleichgewicht ohne wesentlichen Verlust an Umwandlungsaktivität angenähert werden kann, sondern ergibt
auch einen ungewöhnlichen Haltbarkeitsgrad für die katalytische
Masse. Diese Vorteile der Wasserzugabe werden anscheinend durch
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gleichzeitige Zugabe sehr geringfügiger Schwefelmengen im Bereich von 50 ppm bis etwa 150 ppm gesteigert. Der Schwefel
kannin Form einer Verbindung, wie tert.-Butylmercaptan in geregeltem
Verhältnis zur Beschickungsmasse zugesetzt werden. Jedenfalls werden die angegebenen Schwefelkonzentrationen
als elementarer Schwefel berechnet.
Der vierte Bestandteil der bevorzugten katalytischen Masse, nämlich der Zusatz zum mit Lithium behandelten Aluminiumoxyd
und Platin wird unter den Metallen der Gruppe V a des Periodensystems, also Arsen, Antimon und Wissmut und deren
Verbindungen ausgewählt. Diese Elemente werden zwar häufig aus Gründen der Bequemlichkeit und Einheitlichkeit wegen
ihrer eigenartigen Eigenschaften als nicht metallisch bezeichnet. Im vorliegenden Fall werden sie aber als Metalle angeführt.
Arsen und Antimon werden bevorzugt, wobei Arsen sich als besonders zweckmäßig erweist. Diese katalytischen Abschwächer werden in
ihren Mengen auf die Konzentration des Metalls der Gruppe VIII ( bezogen und sollen in einem Atomverhältnis zum Metall der Gruppe
VII im Bereich von 0,1 bis etwa 0,8 vorliegen. Mittlere Konzentrationen sind zu bevorzugen, so daß das Atomverhältnis in der
fertigen Katalysatormasse etwa 0,2 bis 0,5 beträgt. Es ist zu bemerken, daß die Konzentratioen unabhängig von der genauen
Form, in welcher die verschiedenen katalytischen Bestandteile vorliegen, auf Grundlage der elementaren Metalle berechnet sind.
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- ίο -
Der bei dem Verfahren der Erfindung besonders bevorzugte Dehydrierkatalysator macht Gebrauch von einem nicht saueren,
insbesondere halogenfreien feuerfesten anorganischen Oxydträger. Der Ausdruck "nicht sauer" soll die Verwendung von Halogenbestandteilen
und solchen anorganischen Oxyden ausschließen, welche saure Materialfunktionseigenschaften besitzen, die
Krackreaktionen fördern. Der nicht saure Träger wird mit einem Edelmetall der Gruppe VIH einem Alkalimetall und einem katalytischen
Dämpfungsmittel, wie oben beschrieben, vereinigt. In einigen Fällen kann der Katalysator ein Erdalkali, wie Calcium,
Magnesium und/oder Strontium enthalten, obgleich die Alkalimetalle Caesium, Rubidium, Kalium, Natrium und besonders Lithium
bevorzugt sind. Das Edelmetall der Gruppe VIII, nämlich Platin, Palladium, Iridium, Ruthenium, Rhodium und Osmium, insbesondere
aber Platin, kann innerhalb der Masse als Element, als chemische Verbindung oder in physikalischer Vereinigung mit den anderen
Katalysatorbestandteilen vorliegen. Jedenfalls wird das Metall der Gruppe VIII in einer Menge von 0,05 bis 5,0 $ berechnet
als elementares Metall verwendet. Die Alkalimetalle werden im allgemeinen in einer nicht über 5»0 Gew.-^ hinausgehenden
Menge gebraucht. Um ein passendes Gleichgewicht zwischen der Verhinderung des Auftretens von Nebenreaktionen und Erteilung
des gewünschten Haltbarkeitsgrades zu erzielen, sollen die Alkalimetalle gewöhnlich in beträchtliche kleineren Konzentrationen
verwendet werden. Daher werden sie im allgemeinen in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,01 bis 1,5 Gew.-$>
berechnet als Element vorliegen.
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-•11 —
Der Katalysator zur Vorwendung, beim vorliegenden Verfahren
kann in jeder geeigneten Weise hergestellt werden, und die Erfindung ist natürlich nicht auf die jeweils gewählte Methode
beschränkt. Im allgemeinen besteht die Anfangsstufe in der Herstellung des Tonerdeträgers und seiner Formung auf die gewünschte
Größe bzw. Gestalt. Ein geeigneter !Präger ist beispielsweise eine Tonerde mit einem scheinbaren Schüttgewicht
von weniger als etwa 0,50 g/cm mit einer unteren Grenze von
etwa 0,15 g/cm . Die Oberflächeneigenschaften sind der Art, daß der mittlere Porendurchmesser bei etwa 20 bis 300 A*. liegu, dus
Porenvolumen beträgt etwa 0,10 bis 0,80 ml/g und die Oberflächengröße
etwa 100 bis 700 m2/g. Das Alkali- oder Erdalkalimetall
kann als wässrige Lösung zugegeben weiden, beispielsweise als Lösung seines Chlorids, Sulfats, Nitrats, Acetats, Carbonats,
wie z.B. Lithium.-Nitrats, Hydroxyds oder dergleichen. In ähnlicher Y/eise kann das Platin oder sonstige Edelmetalle der Gruppe VIII
in jeder geeigneten Weise eingebracht werden. Eine besonders zweckmäßige Methode besteht in der Verwendung einer Tränkungslösung einer wasserlöslichen Platinverbindung, wie Ohlorplatin- (
säure. Der getränkte Träger wird dann bei einer Temperatur von 38 bis H9°C getrocknet und darauf bei erhöhter Temperatur von
427 bis etwa 5930C calciniert.
Obgleich nachweislich platinhaltige Trägerkatalysatoren für die Förderung der Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen sehr aktiv
sind, besitzen sie zwangläufig zusätzliche schädliche Eigenschaften, die anscheinend aus der Gesamtaktivität des Platins
zur Förderung anderer Reaktionstypen stammen. Das Alkalimetall
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verhindert wirksam in beträchtlichem Maße eine Krackung und
Skelettisomerisieneaktionen durch Neutralisierung mindestens
eines Teils der anhaftenden Säurefunktion durch Pia "ein sowie
diejenige des Trägermaterials· Eine ausreichende Krackaktivität verbleibt jedoch, so daß ein Arbeiten bei höherer Temperatur
zur Steigerung der Umwandlung ausgeschlossen ist. Ferner ist die zwangläufige Fähigkeit des Platins zur Förderung von Isomerisierund
Zyklisierreaktionen gegeben. Selbst wenn also höhere Temperaturen angewandt werden können, um die Umwandlung ohne
wesentliche Steigerung bezüglich Krackung zu erhöhen, besteht ein gleichzeitiger Anstieg in der Neigung zur Förderung dieser
anderen Nebenreaktionen. Wenn beispielsweise bei einer gegebenen Temperatur und gegebenem Umwandlungsspiegel Lithium zwecks
Unterdrückung von Kraekaktivität verwendet wird, so daß die
Temperatur zur Steigerung der Dehydrierung erhöht werden kann, erreicht das Ergebnis noch nicht eine wirtschaftliche Brauchbarkeit
infolge der steigenden Neigung zur Aromatisierung, wodurch der Umwandlungswirkungsgrad leidet.
Die Hauptfunktion des Katalysatordämpfers, wie Arsen, Antimon und/oder Wismut ist tatsächlich zweifach. Mit anderen Worten
neigt der Katalysatordämpfer besonders zur Vergiftung des Platins zu solchem Ausmaß, daß seine restliche Krackaktivität
praktisch vollständig abgeschaltet und seile Neigung zur Förderung anderer Nebenreaktionen, besonders Zyklisierung, im
wesentlichen ausgeschaltet ist. Die Einzigartigkeit dieser Dämpfungsmittel beruht auf der Tatsache, daß die Dehydrier-
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aktivität des Platinbestandteiles stark angegriffen wird. In dieser Hinsicht ist die Dämpfungs- oder Vergiftungswirkung
des Dämpfungsmittels stark selektiv, denn es wird praktisch keine Dehydrieraktivität durch das Dämpfungsmittel, sondern
vielmehr ein Vergiftungseffekt zugeführt, der sich gegen die
spezifisc-hen Febenreaktionen richtet, zu deren förderung
sonspfc der Platinbestandteil in der Lage ist. Zu Erläuterung
sei folgendes Beispiel genannt:
In einem Fall, wo zwei Katalysatoren hergestellt wurden, von denen der eine ein Arsendämpfungsmittel und der andere die
halbe Platinmenge und kein Dämpfungsmittel enthielt, nahm die Gesamtumwandlung im Fall des zweiten Katalysators stärker als
die Krackung ab, während bei dem gedämpften Katalysator die Krackung verhindert wurde, ohne daß die Umwandlung abnahm.
Ein anderer Vorteil, des gedämpften Katalysators besteht in der
Unterdrückung der Neigung, daß die gewünschten Bestandteile des Produktströmes einer weiteren Dehydrierung zu Dienen und
Trienen unterliegen. Dadurch, daß zu der erhöhten Leistungsfähigkeit
für die Umwandlung in Monoolefin die gesteigerte Haltbarkeit der katalytischen Masse aufgrunddes bevorzugten
Merkmales der Wasserzugabe, wie oben beschrieben hinzu kommt, ist der günstige Gesamteffekt hinsichtlich wirtschaftlicher
Gesichtspunkte, wirksamer Katalysatorlebensdauer sowie Ausbeute und Beschaffenheit des angestrebten Produktes klar erkennbar.
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-H-
Das Dämpfungsmittel kann z.B. mit dem Lithium und Platin in die
katalytische Masse in jeder geeigneten Weise eingebracht werden.
Eine besonders zweckmäßige· Methode benutzt eine Tränkungstechnik
mit anschließender Trocknung und Calcinierung. Wenn das Dämpfungsmittel aus Arsen bzw. Antimon besteht, kann die Tränkungslösung
eine ammoniakalische Lösung ihrer Oxyde, z.B. von ASpO1- sein.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung und der damit erzielten Vorteile. Der Umfang der Erfindung
soll jedoch nicht auf den Katalysator, die Arbeitsbedingungen, Konzentrationen, Beschickungsmasse oder dgl., wie
sie in diesen Beispielen verwendet werden, beschränkt sein. Abwandlungen dieser Variablen innerhalb der vorstehenden
Grenzen können von einem Fachmann vorgenommen werden, um den besten wirtschaftlichen Vorteil in einem gegebenen Pail zu
erreichen.
In den Beispielen wurde: die Katalysatormasse in einem rostfesten
Stahlrohr von 2,2 cm lichter Weite angeordnet. Soweit nicht anderes angegeben ist, lag die darin angeordnete Katalysator-
3
menge bei etwa 25 bis 30 cm , und über dem Katalysator wurden
menge bei etwa 25 bis 30 cm , und über dem Katalysator wurden
ungefähr 30 cm α-Tonerdeteilchen eingesetzt. Die Reaktionswärme wurde durch einen inneren SpiralvorMzer zugeführt, der
über den keramischen a-Tonerdeteilchen lag. Zu den Arbeitsbedingungen gehörten Temperaturen von etwa 425 bis 6000C bei einem
Wasserstoffdruck von etwa 0,68 bis 3,4 atü. Da die Flüssigkeitsraumgeaohwindigkeit eine besonders wichtige Variable bei der
Erfindung ist, wurde ihr Wert definiert als Raumteile Paraffinbeschickung je Stunde und Raumteilkatalysator innerhalb der
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Reaktionszone beträchtlich, abgewandelt. In die Reaktionszone
wurde Wasserstoff im Gemisch mit der Kohlenwasserstoffbeschickung in einem Molverhältnis von etwa 2 : 1 bis 8 : 1
bezogen auf die Paraffinbeschickung eingeführt. Die nicht gedämpfte Katalysatormasse bestand aus im Handel erhältlichem
Tonerdeträger, der mit Ohlorplatinsäure und Lithiumnitrat
in solcher Menge getränkt worden war, daß ein fertiger Katalysator gewöhnlich 0,75 Gew.-# Platin und 0,5 G-ew.-^ Lithium
enthielt. Wenn dieser Katalysator mit einem Dämpfungsmittel, beispielsweise Arsen, modifiziert wurde, benutzte man eine
ammoniakalische Oxydlösung, z.B. von As2Oc in der erforderlichen
Menge, um das gewünschte Atomverhältnis von Arsen zu Platin zu ergeben. Die Einbringung des Arsenbestanteiles
erfolgte durch Tränkung der Lithium-Tonerde-Platin-Masse mit anschließender Trocknung bei einer Temperatur von etwa 99°
und Oalcinierung in einem Muffelofen während ungefähr zwei Stunden bei einer Temperatur von 5000O.
Eine Dehydrierung von n-Dodecan erfolgte unter Verwendung eines Tonerdekatalysators mit 0,75 Gew.-# Platin, 0,5 # Lithium und
Arsen in einem Atomverhältnis zum Platin von 0,47; die Masse befand sich in fein verteilter Form von 20 bis 4-0 Maschen
(etwa 0,4 bis 0,6 mm größte Abmessung). Der Arbeitsdruck betrug 0,68 atü, das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff
betrug 2,0, die Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit etwa 4,0, und die
Temperatur am Einlaß der Reaktionszone lag bei 55O0C. Der de-
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hydrierte Produktauslauf wurde zwei Stunden lang aufgefangen und analysiert. Dabei wurde eine 47,8 $-ige Umwandlung des
n-Dodecans festgestellt. Von dieser Menge waren 10,8 % des Produkts monoolefinisch, 1,9 f° diolefinisch und 26,2 $ waren
in aromatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt worden. Die Selektivität der Umwandlung in das gewünschte Monoolefin war
also 22,6 $. Dieser Teil des vorliegenden Beispiels erläutert
die relativ schlechten Ergebnisse, die man bei Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit unter 10,0 erhält. Es ist ersichtlich, daß
bei längerer Yerweilzeit, bezogen auf die langkettigen Paraffine, die Gelegenheit für Nebenreaktionen stark erhöht wird, mit
der Folge, daß nicht nur Diolefine, sondern auch beträchtliche Mengen an aromatischen Kohlenwasserstoffen erzeugt werden.
Während einer anderen zweistün-digen Prüfperiode, in der die
Raumgeschwindigkeit auf 8,0 un-d die Temperatur auf 5750G erhöht
wurden, betrug die Umwandlung 34,9 i° mit 9,7 ^ Monoolefinbildung,
was eine selektive Umwandlung von 27,8 $ bedeutet. Diolefine waren in einer Menge von 2,3$erzeugt, und die aromatische
Kohlenwasserstoffproduktion war auf 13,8 $ gefallen.
Eine dritte Prüfung von zwei Stunden Dauer wurde mit der Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit
von 16,0 bei einer Temperatur von 5000C und einem Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff
von 4,0 durchgeführt. Die prozentuale Umwandlung betrug 18,9 mit
einer Selektivität von 84,2 $ für Monoolefine, während 1,2 $
Diolefine und 1,9 1° aromatische Kohlenwasserstoffe gebildet wurden. Bei einer Steigerung der Raumgeschwindigkeit auf einen
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Wert über 10,0 ergibt sich also ein beträchtlicher Andbieg in
der Umwandlungsselektivität.
In diesem Beispiel wurden drei Katalysatoren verglichen; 5,0 cm
wurden von jedem Katalysator mit 11,0 cm a-Tonerdeteilchen verwendet.
Die Temperatur am Einlaß des Katalysatorbettes wurde auf 4750C gehalten. Der Druck war 0,68 atü, die Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit
betrug 16,0 und das Molverhältnis von " Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff 8,0. In den beiden ersten
Katalysatormassen A und B waren die Zusammensetzungen abgewandelt, um den Einfluß der Lithiumverbindung auf die Ausbeute an langkettigen
Paraffinkohlenwasserstoffen zu ermitteln. Ein dritter Katalysator C wurde ohne Arsen hergestellt. Die Masse enthielt
jedoch 0,75 f> Platin und 0,50 $>
Lithium. Die Dehydrierung von n-Dodecan erfolgte unter den vorstehenden Bedingungen während
einer Periode von zwei Stunden. Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle. j
TABELLE 1: Einfluß von Lithium und Arsen
Katalysatorbezeichnung
Kätalysatorzusammensetzung
in Gewichts -$>
in Gewichts -$>
Platin | 209811/ | 0,75 | 0,75 | 0,75 |
Lithium | 0 | 0,50 | 0,50 | |
Arsen : Platinverhaitnia | 0,47 | 0,47 | 0 | |
Dehydrierergebnisse in $> | ||||
Umwandlung | 15,7 | 21,4 | 16,7 | |
Monoolefine | 12,1 | 18,4 | 14,2 | |
Diolefine | 1,7 | 1,3 | 2,1 | |
aromat.Kohlenwasser | 2,2 | 2,0 | 1,1 | |
stoffe | ||||
Selektivität | 77,1 | 84,1 | 85,0 | |
16S3 |
- 18 -
Vergleicht man die Ergebnisse mit den Katalysatoren A und B, so zeigt sich deutlich, daß die Lithiumzugabe den Selektivitätsgrad
der Umwandlung zum gewünschten Monoolefin, und zwar in erster Linie durch eine Abnahme in den Krack- und Isomerisierreaktionen
steigert.
Die mit den Katalysior C im Vergleich mit Katalysator B erhaltenen
Ergebnisse zeigen deutlich den Portschritt bei dem Einschluß von Arsen im Katalysator. Wenn man ferner die Ergebnisse
vergleicht, die mit" allen drei Katalysatoren A, B und C erhalten wurden, ist ersichtlich, daß sowohl Lithium als auch
Arsen für den hohen Umwandlungsgrad und die hohe Selektivität erforderlich sind.
Ein Vergleich zwischen den Homologen n-Undecan, n-Dodecan und
n-Tridecan mit demselben Katalysator und unter identischen Arbeitsbedingungen ist in Tabelle 2 zusammengefaßt. Wenn das
Molekulargewicht des langkettigen Paraffins zunimmt, steigt offenbar die Reaktionsfähigkeit, das heißt die prozentuale Umwandlung,
aber die Selektivität der Umwandlung in Monoolefin ist etwas gemindert. Ferner scheint der Katalysator beständiger
zu sein, wenn man Homologe von niedrigerem Molekulargewicht verarbeitet.
- 19 209811/1653
TABELLE 2: Homologenvergleich
Paraffin
Periode
Stunden im Strom Temperatur in C io Umwandlung
i» Selektivität
°11H24
2-8 | 2-8 | 2-8 |
454 | 454 | 454 |
16,9 | 12,7 | 12,6 |
89 | 93 | 95 |
Periode
Periode
Stunden im Strom | 10-12 | 10-16 | 10-16 |
Temperatur C | 477 | 477 | 477 |
io Umwandlung | 22,7 | 22,2 | 18,6 |
io Selektivität | 85 | 91 | 87 |
Stunden im Strom | 26-32 | 18-20 | 18-30 |
Temperatur C | 454 | 454 | 454 |
io Umwandlung | 13,2 | 13,3 | 12,2 |
io Selektivität | 93 | 96 | 96 |
Abgesehen von den angegebenen Temperaturänderungen erfolgten alle Versuchsperioden unter einem Druck von 0,68 atu,einer
Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit von 16,0, einem Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff =8:1 und mit einer
Zugabe von Wasser und Schwefel von 400 ppm bzw. 100 ppm.
Dieses Beispiel erläutert die stabilisierende Wirkung durch den Dämpfungsbestandteil und zwar in diesem Fall durch Arsen.
Der Katalysator war derselbe wie er in den vorstehenden Beispielen
verwendet wurde, mit der Ausnahme, daß das Atomverhältnis von Arsen zu Platin 0,3 betrug. Es wurde mit einem Molver-
209811/1653 _ 2o -
hältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff =8:1, einer Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit von 32 und einem Druck von
0,88 atü am Einlaß zur Reaktionszone gearbeitet. Der n-Dodecaneinspeisung wurde Wasser in einer Konzentration von 2000 ppm
zugesetzt.
Bei dem Versuch ohne Arsen im Katalysator bei einer Temperatur von 427 betrug die Umwandlung nach 15 Stunden 8,2 %, die
Olefinausbeute war 6,6 $ und die Erzeugung an aromatischem Kohlenwasserstoff 1,6 ^. Die Temperatur wurde auf 4540C gesteigert
und eine während den 60. bis 65. Stunden gezogene Probe zeigte 9,6 $ Umwandlung mit 8,3 ^ Olefinen und 1,3 i°
Aromaten. Eine während den 105. bis 110. Stunden gezogene G-esamtprobe bei der Temperatur auf einer Höhe von 4770C
zeigte eine Umwandlung von 5,8 $ und die Bildung von 4,6 $
Olefinen und 1,3 i° Aromaten. Diese Ergebnisse beweisen einen
erheblichen Instabilitätsgrad trotz der G-egenwart von 2000 ppm Wasser.
Bei identischen Bedingungen jedoch mit dem arsengedämpften Katalysator betrug die Umwandlung bei 427° von der 10. bis zur
15. Stunde 7,8 ^ und die Produktion an Olefinen betrug 7,0 #
und an Aromaten 0,8 ^. Bei einer Temperatur von 4540C (zusammengesetzte
Probe aus den 55. bis 60. Stunden)betrug die Umwandlung 14,2 fo, wovon 12,3 $ Olefine und 1,^Aromaten darstellten.
Während der 100. bis 115. Stunden bei einer Temperatur von 4770C
betrug die Umwandlung 12,5 fi, wovon 10,9 # Olefine und 1,6 $>
Aromaten waren. Das Ausmaß des Aktivitätsabfalls war gegenüber
209811/1653
dem beim nichtgedämpften Katalysator beobadteten bemerkenswert
verbessert.
Um die bevorzugte Betriebsweise mit Druck über 0,6 atü zu
erläutern, wurde ein Yersuch bei einem Molverhältnis von Wasserstoff
zu Kohlenwasserstoff =8:1, einer ETüssigkeitsraumgeschwindigkeit
von 32,0, einem Druck von 0,68 atü bei 4540O durchgeführt. Nach 300 Stunden, unter diesen Bedingungen wurde
das Abfallverhältnis bei der Umwandlung von n-Dodecan au 1,0 $ je 80 Stunden ermittelt. Der Druck wurde dann auf 1,02 atü
erhöht und die Geschwindigkeit des Umwandlungsabfalla fiel
auf 1,0 i> je 400 Stunden. Der Einfluß einer Druckerhöhung auf
1,02 at1'! war so eigenartig, daß eine besondere Katalysatorh'-ltbarkeitsprüfung
durchgeführt wurde. Die Arbeitsbedingungen bestanden in einer Flüssigkeitsraumgescliwindigkeit von 32,0,
einem Einlaßdruck zur Reaktionszone von 1,12 atü und einem Auslaßdruck von 1,02 atü, einem Molverhältnis von Wasserstoff
zu Kohlenwasserstoff =8:1 und einer Temperatur von 4410C
für die ersten 40 Stunden. Die Temperatur wurde nach 40 Stunden auf454° erhöht, und der Betrieb insgesamt 246 Stunden lang
fortgesetzt. Die folgende Tabelle faßt die Ergebnisse bei dem höheren Temperaturniveau zusammen,
§ÄD
209811/1653
- 22 -
TABELLE 3: StaMlitätsprüfung
Periode in | Jo Umwandlung |
Stunden | |
40-45 | 11,9 |
75-80 | 11,8 |
110-115 | 11,6 |
115-160 | 11,2 |
204-210 | 12,0 |
240-246 | 11,4 |
Olefine | ψ Selektivität |
11,1 | 93,2 |
10,4 | 88,2 |
10,7 | 92,2 |
10,7 | 95,5 |
11,4 | 95,0 |
10,6 | 93,0 |
Was die Verwendung verschiedener Zusatzstoffe im Gemisch mit den langkettigen Paraffinbeschickungen betrifft, so wurde gefunden,
daß Wasserzugabe in so hohen Mengen, wie 2500 ppm, bezogen auf die Beschickungsmasse, keinen schädlichen Einfluß
auf die Umwandlung oder Selektivität hatte. Es war jedoch zu beobachten, daß die Menge an erzeugten aromatischen Kohlenwasserstoffen
sich zu geringem Maße verringerte, während die Menge an Diolefinkohlenwasserstoffen schwach anstieg. Auch die Verwendung
von Wasser erhöht die Haltbarkeit der Katalysatormasse, woraus sich eine ausgedehnte Periode eines brauchbaren Betriebes ergibt. Der
Zusatz von Schwefel hatte geringen Einfluß auf Umwandlung und Selektivität, während die Haltbarkeit verbessert wurde»
Bei einem Betrieb unter Verwendung eines arsengedämpften Katalysators
aus Tonerde, 0,75 Gew.-^ Platin und 0,5 Gew.-^ Lithium
betrug die Entaktivierungsgeschwindigkeit bei Gebrauch von n-Dodecan
als Beschickung, 1,0 $> Umwandlung in 50 Stunden.
- 23 -
209811/16S3
Dieses Ergebnis wurde in Abwesenheit von Wasser und von Schwefel erhalten. Unter identischen Arbeitsbedingungen aber mit 50 ppm
dem n-Dodecan in Form von tert.-Butylmercaptan zugesetztem
Schwefel verlangsamte sich die Entaktivierung auf 1,0 i<>
Umwandlung in 110 Stunden. Bei Zugabe von 100 ppm Schwefel und Fortsetzung unter denselben Betriebsbedingungen mit demselben Katalysator
ergab sich kein wesentlicher Einfluß auf die Entaktivierungsgeschwindigkeit.
Die Anfangsentaktivierung war jedoch derart,
daß die prozentuale Umwandlung während des ganzen 100-stündigen Betriebes ständig 1,0 $ größer war.
Vorläufige Beobachtungen und bei Verwendung von Wasser und Schwefel als Zusatzstoffe zu Normalparaffinbeschickungen und
zwar jeweils in Abwesenheit des anderen erhaltene Ergebnisse zeigten augenscheinliche Mittel zur Steigerung der Katalysatorhaltberkeit
trotz Verwendung der katalytischen Dämpfungsmittel.
Bei diesem Versuch wurde n-Dodecan unter Verwendung eines Katalysators von 0,75 Gew.-^ Platin, 0,5 i° Lithium und einem
Atomverhältnis von Arsen zu Platin von 0,3 dehydriert, wobei der Träger ausschließlich aus Tonerde bestand. Die Arbeitsbedingungen
umfaßten eine Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit von 32,0, eine Temperatur von 4660C, einen Druck von 0,68 atü
und ein Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff von 8:1. Bei Abwesenheit von Wasser fiel die Umwandlung
209811/1653 _ 24 -
von n-Dodecan von etwa 18,0 96 auf etwa 12,0 $ innerhalb der
ersten 50 Betriebstunden. Wenn man unter identischen Bedingungen 'arbeitete, jedoch der Beschickung Wasser in einer Menge von 2000 ppm
zusetzte, hielt sich die Umwandlung ziemlich stetig zwischen 14,5 und 16,0 $ während 120 Stunden.
Dieses Beispiel verwendete n-Dodecan als Beschickung mit 2000 ppm Wasser-zusatz, die Arbeitsbedingungen waren eine Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit
von 32,0, eine Katalysatorschichttemperatur von 440 0 während der ersten 40 Stunden und 454 C während der
letzten 206 Stunden (die gesamte Betriebsdauer betrug 246 Stunden), ein Reaktionszonendruck von 1,02 atü und ein Molverhältnis von
Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff =8:1. Nach Ablauf der ersten 40 Stunden betrugen die Umwandlung 11,9 und die Selektivität
93,2 fo. Für den Zeitraum von der 240. bis 246. Stunde betrugen
die Umwandlung 11,4 $ und die Selektivität 93,0 #. Zwischen
diesen Perioden war die niedrigste Umwandlung 11,2 $ begleitet
von einer Selektivität von 95,5 $, und die höchste Umwanllung
war 12,0 <fo> begleitet von einer Selektivität von 95,0 fo.
Alle Versuche dieses Beispiels wurden unter Bedingungen durchgeführt,
die einen Druck von 0,68 atü, ein Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff =8:1 und eine Flussigkeitsraumgeschwindigkeit
von 16,0 umfaßten. Die Katalysatormasse bestand aus
209811/1653 - 25 -
Tonerde iaifc 0,5 Gew.-$ Lithium, 0,75 i° Platin und Arsen in einem
Atomverliältnis zum Platin von 0,47. In allen mit Ausnahme dem ersten Fall, erfolgte eine Schwefelzugabe von 100 ppm, während das
Wasserzusatzverhältnis, wie angegeben, abgehandelt wurde. Die Beschickung
bestand aus n-Dodecan. Um den Einfluß von Wasser auf die K&talysatorhaltbakeit zu ermitteln, wurde der ganze Betrieb
in 3 Hauptperioden unterteilt, in denen die Temperatur während der ersten 8 Stunden (anschließend an eine zweistündige Leitungs- λ
ausspülperiode) auf 4540O gehalten, während der nächsten 8 Stunden
auf 4770O angehoben und während der letzten 2 Stunden wieder auf
454°0 gesenkt wurde. Jede Periode war von der vorhergehenden durch eine zweistündige Ausspülperiode getrennt. Die Wasserkonzentration
wurde von 0 bis 3000 ppm, bezogen auf die Paraffinbeschickung abgewandelt. Die Ergebnisse finden sich in der folgenden
Tabelle.
- 26 -
209811/165.1
TABELLE 4: Einfluß von Wasaerzusatz
Periode A B
ro ο |
Zeit in Stunden Temperatur in C PPM |
Schwefel | 2-8 454 |
86,5 | 1 | 0-16 477 |
Selektivität | 18t20 454 |
Selektivität |
CD CD |
Wasser | Prozentsatz | 92,9 | Prozentsatz | 82,2 | Prozentsatz | 91,7 | ||
-* | 0 | Umwandlung Selektivität | 93,0 | Umwandlung^ | 91,3 | Umwandlung | 96,2 | ||
*V | 0 | 100 | 17,6: | 93,1 | 21,1 | 88,4 | 13,3 | 94,9 | |
σ> | 400 | 100 | 12,7 | 22,2 | 87,0 | 13,3 | 94,5 | ||
ω | 1500 | 100 | 14,2 | 20,4 | 13,7 | ||||
3000 | 14,7 | 20,0 | 12,6 |
ro
cn co -<! CD
Die in der tabelle zusammengestellten Ergebnisse zeigen, daß der
Zusatz von Wasser und Schwefel zwar die Anfangsaktivität mindert) aber sich gleichzeitig ein beständiger Anstieg in der Selektivität
der Umwandlung zum gewünschten Monoolefin ergab. Von größerer Bedeutung ist das Ergebnis, das während der Periode 0 erhalten
wurde, nachdem der Betrieb 8 Stunden bei der höheren Temperatur von 477 C durchgeführt worden war (abzüglich der zweistündigen
Ausspülungszeit im Anschluß an den Arifangsbetrieb bei 454 C),
wobei die Temperatur auf eine Höhe von 454 C gesenkt worden war. Me Aktivität ist etwa dieselbe mit und ohne Wasserzusatz aber
die Selektivität ist verbessert. Ferner ist ersichtlich, daß die Katalysatorhalbarkeit beträchtlich verbessert worden ist,
wie sich aus einem Yergleich der Umwandlungen in den Spalten A
und G ergibt. Was die bei der Dehydrierung von n-Undecan erhaltenen
Ergebnisse betrifft, so zeigt n-Dodecan eine größere Aktivität und etwas geringere Selektivität, aber die Unterschiede
sind kleiner in Gegenwart der Zusatzstoffe als in ihrer Abwesenheit.
Dieses Beispiel gibt ein Vergleich der Ergebnisse, die man mit Zusatz von Wasser und Schwefel zu den Homologen, Undecan und
n-Dodecan erhxält. Katalysator und Arbeitsbedingungen waren identisch wie in den vorhergehenden Beispiel 8. Die Ergebnisse
finden sich in der folgenden Tabelle.
- 28 -
209811/16S3
TABELIB 5 s Vergleich von Dodecan und Undecan
Periode
Zeit in Stunden Temperatur in C
2-8 454
10-16 477
18-20 454
KJ O CO OO
VTasser | Schwefel | Prozentsatz | Selektivität | Prozentsatz | Selektivität | Prozentsatz | Selektivität | « ro |
ppm | ppm | Umwandlung | 87 | Umwandlung | 83 | Umwandlung | 92 | CO |
O | O* | 17,6 | 93 | 21,1 | 91 | 13,3 | 96 | I |
400 | 100* | 12,7 | 95 | 22,2 | 90 | 13,3 | 97 | |
O | O** | 11,9 | 95 | 18,3 | 87 | 11,7 | 96 | |
400 | 100** | 12,6 | 18,6 | 12,2 | ||||
* η-DodecanbeSchickung
** n-Undecanbeschickung
Wenn daa Molekulargewicht des langkettigen Paraffins zunimmt, steigt anscheinend die Reaktivität, und die Selektivität der
Umwandlung zum Monoolefin ist etwas gemindert. Die in Gegenwart von 400 ppm Wasser erhaltenen Ergebnisse sind jedoch in jedem
Fall besser sowohl hinsichtlich Selektivität wie Stabilität; als sie in Abwesenheit von Wasser erhalten wurden.
Die höhermolaren Normalparaffine wurden in Gegenwart von 2000 ppm Wasser unter Verwendung eines Katalysators aus Tonerde,
0,75 Gew.-io Platin, einem Atomverhältnis von Arsen zu
Platin von 0,3 und 0,50 Gew.-^ Lithium dehydriert. Die Arbeitsbedingungen
umfaßten einen Druck von 1,36 atü,eine Raumgeschwindigkeit von 32,0 und ein Molverhältnis von Wasserstoff
zu Kohlenwasserstoff =8:1.
Bei einer Temperatur von 4400O zeigte n-Tetradecan eine Selektivität
für das gewünschte Monoolefin von 93 $ bei einer Umwandlungshöhe von 9,5 #. Bei 454°C stieg die Umwandlung auf 11,2 $, während
die Selektivität bei 93,0 io blieb. Bei Verwendung von n-Pentadecan
betrug die Umwandlung 9,5 $ bei 4400O begleitet von einer
Selektivität von 95,0 io', bei einer Temperatur von 4540O war die
Umwandlung von n-Pentadecan 13,0 $ und die Selektivität 90,0 $>.
Bei· einer Temperatur von etwa 445°0 betrug die Umwandlung von
n-Hexadecan 11,4 ^ und die Selektivität zu Monoolefin war 97,
- 3 209811/1653
Etwas überraschende Ergebnisse wurden bei Verwendung von n-Heptadecan und n-Octadecan erhalten. Im Fall des ersteren
betrug bei eine* Temperatur von 440 C die Umwandlung 11,0 $
begleitet von einer Selektivität von 94,0 %, während im Fall
des letzteren bei 4400C die Umwandlung 13,0 war und die
Selektivität, bezogen auf nur Spurenmengen an aromatischen Kohlenwasserstoffen und Diolefinen, sich 100,0 $ näherte.
Die vorstehenden Beispiele und die Beschreibung zeigen deutlich, daß durch das Verfahren nach der Erfindung langkettige n-Paraffine
unter Erzeugung brauchbarer Ausbeuten an n-Monoolefinen bei außergewöhnlich hoher Selektivität der Umwandlung dehydriert
werden können.
209811/1653
Claims (14)
1. Verfahren zur Dehydrierung eines normalen Paraffinkohlenwasserstoffes
mit etwa 7 Ms 20 Kohlenstoffatomen in gerader Kettenanordnung,
dadurch gekennzeichnet, daß man den Paraffinkohlenwasserstoff
am Kontakt mit einer katalytischen Masse, enthaltend Tonerde, etwa 0,01 bis 1,5 Gew.-^ Alkali, etwa 0,05 bis 5 Gew.-^ eines
Edelmetalls der Gruppe VIII und einen Metallbestandteil aus Arsen, Antimon, Wismut oder deren Verbindungen in einem Atomverhältnis
zum Bestandteil der Gruppe VIII von etwa 0,10 bis 0,80, bei Dehydrierbeängungen einschließlich einer Temperatur von etwa
400 bis 6000C und einer Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit von
mindestens 12,0 behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paraffin etwa 10 bis 18 Kohlenstoffatome je Molekül enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatormasse 0,01 bis 1,5 Gew.-^ lithium, 0,05 bis 5,0
Gew.-fo Platin und Arsen in einem Atomverhältnis zum Platin von
0,20 bis 0,50 enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Paraffinkohlenwasserstoff mit der katalytischen Masse bei einer Plüssigkeitsraumgescheindigkeit im
Bereich von 12 bis etwa 40 behandelt.
209811/1653 - 32 -
5. Verfahren nach einem der AnsprücheΊ bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Paraffinkohlenwasserstoff mit der katalytischen Masse in Gegenwart von Wasserstoff behandelt,
der in solcher Menge zugeführt wird, daß das Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff weniger als 15 * 1 beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der
Wasserstoff in solcher Menge zugeführt wird, daß das Molver-
■t hältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff im Bereich von
2 : 1 bis 8 : 1 liegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Paraffinkohlenwasserstoff mit der Katalysatormasse bei einer Temperatur im Bereich von etwa 430 bis
53O0C behandelt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gek ennzeichnet,
daß man den Paraffinkohlenwasserstoff mit der katalytisdben
Masse unter einem Druck im Bereich von 0,68 bis 6,8 atü in Berührung bringt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Bereich von 1,02 bis 2,72 atü liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet,
daß man den Paraffinkohlenwasserstoff mit der Katalysatormasse in Gegenwart von etwa 400 bis 3000 Gewichtsteile
Wasser je Million Gewichtsteile Paraffinkohlenwasserstoff behandelt.
209811/1653 „
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den Paraffinkohlenwasserstoff mit der Katalysatarmasse
in Gegenwart von 50 bis etwa 150 Gewichtsteile Schwefel je
Million Gewichtsteile Parafflnkohlenwasserstoff behandelt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gekennzeichnet
durch die Behandlung von n-Undecan.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Behandlung von n-Dodecan.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Behandlung von n-Pentadecan.
209811/1653
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