DE1745913B - Verfahren zur Herstellung von Gemischen, die außer eineii oder mehreren Kohlenwasserstoffen Wasser stoff enthalten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Gemischen, die außer eineii oder mehreren Kohlenwasserstoffen Wasser stoff enthalten

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DE1745913B
DE1745913B DE1745913B DE 1745913 B DE1745913 B DE 1745913B DE 1745913 B DE1745913 B DE 1745913B
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English (en)
Inventor
Willem Cornells Jan Weeren Pieter Aldert van Amsterdam Quik
Original Assignee
Shell Internationale Research Maat schappij N V , Den Haag (Niederlande)

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Description

45 Die Höhe des erforderlichen Wasserstoffzusatzes
läßt sich in einfacher Weise von Fall zu Fall durch den Fachmann feststellen. Diese Menge hängt unter anderem von der Art des verwendeten Katalysators,
Es ist an sich bekannt, Kohlenwasserstoffe mit der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, der Dampf in Anwesenheit eines Katalysators zwecks 50 Reaktionszeit, der Reaktionstemperatur, dem Reak-Herstellung von Wasserstoff umzuwandeln, wobei tionsdruck und der Menge des angewendeten Dampfes üblicherweise ein Nickelkatalysator verwendet wird. ab.
Nickelkatalysatoren sind zwar sehr aktiv, jedoch Der Wasserstoff kann in einer beliebigen Weise
schwefelempfindlich, und bei der technischen Durch- zugesetzt werden, beispielsweise indem man das führung des Verfahrens, wo die zur Verfügung ste- 55 Ausgangsmaterial vor der Umwandlung mit Dampf henden Kohlenwasserstofföle in der Regel Schwefel wenigstens teilweise spaltet. Auch wasserstoffhaltige enthalten, muß daher eine Entschwefelungsbehandlung Gase, beispielsweise das Abgas einer Reformierungsvorgeschaltet werden. anlage, Generatorgas, Koksofengas, Spaltgase u. dgl.,
Es ist außerdem bekannt, die Umwandlung der lassen sich mit Erfolg verwenden. Der zugesetzte Kohlenwasserstoffe mit Dampf unter Verwendung 60 Wasserstoff besteht vorzugsweise vollständig oder von Katalysatoren durchzuführen, die gegenüber mindestens teilweise aus dem bei der Umwandlung Schwefel unempfindlich sind, beispielsweise in An- erzeugten Gas, aus dem gewünschtenfalls störende Wesenheit von sulfidischen Rheniumkataiysatoren, Komponenten vorher entfernt werden können,
die auf einem Träger niedergeschlagen sind. Der Gehalt des Katalysators an Rhenium oder
Diese Katalysatoren sind jedoch für die Praxis 65 Rhenium mit Kobalt oder Molybdän mit Kobalt nicht stabil genug, d. h., infolge des Abfalles der Ka- und/oder Nickel beträgt vorzugsweise 0,5 bis 15 Getalysatoraktivität wird nicht genügend Wasserstoff wichtsprozent des Metalls, jeweils berechnet auf die
Menge des Trägermaterials.
Der Katalysator kann das aktive Metall in verschiedener Form onlhalton, beispielsweise als Metall .ind/oder als Oxyd. Besonders bevorzugt ist jedoch die ä-ilfidform, weil solche Metallsulfide in dem erfinilungsgemäßen Verfahren in der Regel die höchste Aktivität aufweisen.
Weiterhin hat sich gezeigt, daß die Kohlenwasser-.uoffumwandlung verbessert und eine längere Katalysatorlebensdauor erzielt werden kann, wenn man nls Promotoren Metalle aus der Gruppe I des Periodcnsystems der Elemente, insbesondere Kombinationen von Meiallen aus der linken und der rechten Spalte dieser Gruppe, mitverwendel. Sehr gute Ergebnisse sind mil Katalysatoren erzielt worden, die außer Rhenium noch Silber und Kalium enthalten.
Gewünschlenfalls kann die Umwandlung der Kohlenwasserstoffe mit Dampf gemäß der Erfindung auch in Anwesenheit von Ammoniak oder von Verbindungen durchgerührt werden, die unter den bei der Reaktion vorherrschenden Bedingungen vollständig oder teilweise in Ammoniak umgewandelt weiden, Lün Zusatz solcher Verbindungen führt zu einer beträchtlichen Verbesserung der Katalysatorslahilitäl, wodurch auch eine gleichmäßigere Umwandlung des Ausgangsmaterials erzielt werden kann. Auch hier ist der Katalysator in der Sulfidform besonders aktiv.
Die Sulfidierung des in der metallischen und/oder in der Oxydform vorliegenden Katalysators kann durchgerührt werden, indem man Schwefelwasserstoff und vorzugsweise eine Mischung aus Schwefelwasserstoff und Wasserstoff über den Katalysator leitet.
Die Sulfidierung läßt sich jedoch auch erfolgreich durchführen, indem man ein schwefelhaltiges, unterhalb 35O0C siedendes Kohlenwasserstofföl über den metallischen und/oder oxydischen Katalysator leitet. Auch bei dieser Ausführungsform erfolgt die Sulfidierung vorzugsweise in Anwesenheit von Wasserstorf.
Besonders günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn die Sulfidierung in flüssiger Phase und in Anwesenheit von Wasserstoff mit einem schwefelhaltigen Kohlenwasserstofföl durchgeführt wird, das durch direkte Destillation eines Rohöls erhalten worden ist.
Als Katalysatorträger werden vorzugsweise natürlich vorkommende oder synthetische Aluminiumoxyde eingesetzt. Trägermaterialien mit stark sauren Eigenschaften, z. B. Kieselsäure oder Gemische aus Kieselsäure und Aluminiumoxyd, sind dagegen weniger geeignet. Im allgemeinen bietet es jedoch keine Schwierigkeiten, wenn das Aluminiumoxyd auch noch bestimmte Mengen andere Oxyde enthält. Der Kieselsäuregehalt des Trägermaterials ist jedoch vorzugsweise nicht höher als 5 Gewichtsprozent. Aluminiumoxyde mit einer Konzentration von nicht mehr als 0,5 Gewichtsprozent an Kieselsäure werden bevorzugt.
Es hat sich auch gezeigt, daß der vollständig oder teilweise desaktivierte Katalysator regeneriert und noch einmal wiederverwendet werden kann. Der vollständig oder teilweise desaktivierte Katalysator wird dann vorzugsweise durch eine Behandlung bei erhöhter Temperatur, beispielsweise zwischen und 500° C, und erforderlichenfalls bei erhöhtem Druck mit einer Gasmischung regeneriert, die Sauerstoff und Dampf enthält. Anschließend erfolgt eine erneute Sulfidierung mittels der vorstehend beschriebenen Maßnahmen. Als Sauerstoffquelle eignet sich für die Regenerierung üblicherweise Luft.
AlsAusgangsmaterial zur Herstellung von Mischungen, die außer Wasserstoff noch einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe enthalten, eignen sich Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt unterhalb 25U t. Erfindungsgemaß können jedoch auch andere Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden, beispielsweise Alkylaromaten, wodurch Aromaten mit niedrigerem Molekulargewicht, Wasserstoff und eventuell paraffinische Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht erhalten worden. Solche Alkylaromaten werden unvollständig, aber selektiv entalkyliert. Beispielsweise enthalt das bei der Umwandlung von Toluol erhaltene Reaktionsprodukt Wasserstoff, Benzol, Kohlendioxyd und nicht umgewandeltes Toluol, jedoch nur Spuren von Kohlenmonoxyd und Methan. Durch Kreislaufführung des nicht umgewandelten Toluols kann das gesamte Ausgangsmaterial vollständig in Wasserstoff, Benzol und Kohlendioxyd umgewandelt werden.
Es hat sich gezeigt, daß der insgesamt erzeugte Wasserstoff praktisch ausreichend ist, um das erzeugte Benzol in Cyclohexan zu überführen.
In entsprechender Weise können Xylole, Äthylenbenzol und höhere Alkylbenzole erfindungsgemälJ in Benzol, Wasserstoff und Kohlendioxyd umgewandelt werden.
An Stelle der reinen Alkylaromaten, wie z. B. Toluol, können auch aromalische ölfraktionen als Ausgangsmaterial verwendet werden, beispielsweise toluolhallige Fraktionen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sehr gut dazu, um unterhalb 250° C siedende Kohlenwasserstoflolfraktionen in Wasserstoff und niedriger molekulare Kohlenwasserstoff umzuwandeln. Ein für diesen Zweck sehr geeignetes Ausgangsmaterial sind C5 bis C7-Fraktionen von aliphatischen!, naphthenischem oder aromatischem Charakter sowie Toppfraktionen und leichte Schwerbenzinfraktionen, die durch direkte Destillation erhalten worden sind, sowie die durch katalytische Reformierung oder durch Dampfspalten von leichten Kohleriwasserstoffölfraktionen erhaltenen KohlenwasserstoflTraktionen.
In vielen Fällen ist es günstig, wenn das Ausgangsmaterial eine bestimmte Menge an Schwefelverbindungen enthält, beispielsweise in einer Konzentration von 0,001 bis 10 Gewichtsprozent an Schwefelkomponenten (berechnet als Schwefel), da hierdurch dem Schwefelverlust des Katalysators entgegengewirkt wird.
Schwefelverbindungen können auch selbst als Ausgangsmaterial eingesetzt werden. Beispielsweise läßt sich erfindungsgemäß Benzothiophen in Toluol und Schwefelwasserstoff umwandeln, wobei das Toluol anschließend weiter in Benzol, Wasserstoff und Kohlendioxyd übergeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sehr gut, um Kohlenwasserstüflolfraktionen mit einem Siedebereich zwischen 50 und 2000C in Propan, Butane und niedrigsiedende Kohlenwasserstoffölfraktionen umzuwandeln, die eine verbesserte Octanzahl aufweisen.
Besonders geeignete Ausgangsmaterialien zur Herstellung solcher leichter Kohlenwasserstoffölfraktionen mit verbesserter Octanzahl sind Naphthene oder naphthenhaltige Kohlenwasserstoffölfraktionen. Sehr günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn man als Ausgangsmaterial eine naphthenhaltige Kohlenwasserstoffölfraktion einsetzt, welche mindestens 20 Ge-
wichtsprozent und vorzugsweise mindestens 40 Gewichtsprozent NaphthenkohlenWasserstoffe enthält.
Der Dampf wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5 Mol und insbesondere von 0,5 bis 2MoI je Kohlenstoffatom in dem Ausgangsmaterial verwendet.
Der Arbeitsdruck kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb weiter Grenzen variieren. Vorzugsweise liegt der Druck zwischen 5 und 80 kg/cm2 und insbesondere zwischen 15 und 50 kg/cm2.
Auch die Arbeitstemperatur kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb eines weiten Bereiches liegen, wobei vorzugsweise Temperaturen zwischen 400 und 8000C und insbesondere zwischen 500 und 600°C angewendet werden.
Die Raumgeschwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt vorzugsweise 0,1 bis 51 und insbesondere 0,5 bis 11 Ausgangsmaterial je Stunde und je Liter Katalysator.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sehr gut in mehreren Arbeitsstufen durchgeführt werden, wobei die Temperatur vorzugsweise in den aufeinanderfolgenden Stufen erhöht wird.
In einigen Fällen ist es ratsam, die bei der Umwandlung der Kohlenwasserstoffe mit Dampf gebildeten Gase Schwefelwasserstoff und/oder Kohlendioxyd anschließend zu entfernen. In manchen Fällen kann es aber auch vorteilhaft sein, den Schwefelwasserstoff nicht oder nur teilweise zu entfernen, insbesondere wenn ein Teil des erzeugten Gases im Kreisluaf zurückgeführt wird, da auf diese Weise einem Schwefelverlust des Katalysators entgegengewirkt wird.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur geringe Mengen Kohlenmonoxyd gebildet werden. Gewünschtenfalls kann dieses Kohlenmonoxyd in an sich bekannter Weise mittels Dampf in Kohlendioxyd und Wasserstoff umgewandelt werden. Eine andere Möglichkeit zur Entfernung des Kohlenmonoxyds besteht in einer Umwandlung mittels Wasserstoff in Mehtan und Wasser.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder halbkontinuierlich durchgeführt werden.
Beispiel 1
In diesem Beispiel wird der Einfluß eines Wasserstoffzusatzes geprüft. Es wird ein Katalysator verwendet, der auf je 100 Teile Aluminiumoxyd 3,85 Gewichlsteüe Rhenium enthält. Es werden zwei Versuche kontinuierlich durchgeführt, bei Versuch Nr. 1 wird kein Wasserstoff zugesetzt, bei Versuch Nr. 2 werden dagegen 200 Normalliter technisch reiner Wasserstoff je Liter Ausgangsmaterial unter sonst gleichen Reaktionsbedingungen mitverwendet.
Als Ausgangsmaterial dient ein Schwerbenzin mit einem Siedebereich von 120 bis 160° C, das durch direkte Destillation eines Mittelost-Rohöls erhalten worden ist. Der Schwefelgehalt dieses Schwerbenzins beträgt 400 Gewichtsteile pro Million.
Die beiden Versuche werden unter den folgenden Reaktionsbedingungen durchgeführt:
Temperatur 5250C
Druck 40 kg/cm2
Raumgeschwindigkeit des
Naphtha 0,51/1 Kata-
Die Ergebnisse dieser beiden Versuche sind in F i g. I graphisch dargestellt. In dieser Figur ist der Umwandlungsgrad in % auf der Ordinate aufgetragen, die Anzahl der Versuchsstunden dagegen auf der Abszisse. Kurve 1 gibt die ohne Wasserstoffzusatz erhaltenen Ergebnisse wieder, Kurve 2 diejenigen Ergebnisse, die unter Zusatz von 200 Normalliter Wasserstoff je Liter Schwerbenzin erhalten worden sind.
ίο Aus Fig. I ergibt sich, daß ein Wasserstoffzusatz unter sonst identischen Reaktionsbedingungen einen ausgesprochen günstigen Effekt in bezug auf die Katalysatorstabilität hat.
Die Durchschnittszusammensetzung der gasförmigen Reaktionsprodukte ist in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt:
H2, Gewichtsprozent Versuch Versuch
Nr. 1 Nr. 2
20 ohne H2 mit Hj
7,4 8,1
CO2, berechnet als C, (berichtigt für
Gewichtsprozent zugesetztes
CO, berechnet als C, H2)
30 Gewichtsprozent
C1, Gewichtsprozent 12,5 11,5
C2, Gewichtsprozent
C3, Gewichtsprozent 0,4 0,4
35 C4, Gewichtsprozent 17,8 16,3
H2, Reinheit, 22,2 21,4
Volumprozent 26,4 29,6
13,1 12,6
66 81
Der durchschnittliche Umwandlungsgrad in Versuch Nr. 1 (Versuchsdauer: 50 Stunden) beträgt 27%, dagegen in Versuch Nr. 2 (Versuchsdauer: 100 Stunden) 35%.
In diesem und den folgenden Beispielen ist der prozentuale Umwandlungsgrad definiert als 100% minus der Prozentsatz an Reaktionsprodukten, die mehr als 4 Kohlenstoffatome pro Molekül enthalten. In diesem und den folgenden Beispielen wird die Reinheit des Wasserstoffes durch den folgenden Ausdruck wiedergegeben :
Volumprozent H2
Volumprozent (H2 + C1 + C2)
100%
Die in diesem und den folgenden Beispielen ver wendeten Katalysatoren sind jeweils mit einer Mi schung aus Wasserstoff und Schwefelwasserstoff vor sulfidiert worden, wobei das Volumenverhältnis 9: betragen hat und die maximale Temperatur 375° C war.
Beispiel 2
Verhältnis Dampf zu Schwer-
lysator/Std.
benzin 2 kg/1
Es wird der Einfluß eines Wasserstoffzusatzes bs Verwendung eines Katalysators geprüft, welcher j 100 Gewichtsteile Aluminiumoxyd, 3,85 Gewichtsteil Rhenium, 1,25 Gewichtsteile Kobalt und 0,2 Gewichts teile Kalium enthält.
Es wird das im Beispiel 1 beschriebene Schwerber zin als Ausgangsmaterial verwendet. Versuch Nr. wird ohne Zusatz von Wasserstoff durchgeführ
bei Versuch Nr. 4 werden dagegen 200 Normalliter technisch reiner Wasserstoff je 11 Schwerbenzin je Stunde zugesetzt. Es werden die gleichen Reaktionsbedingungen wie im Beispiel 1 verwendet.
Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse sind in F i g. II in entsprechender Weise wie in F i g. 1 graphisch aufgetragen: Kurve 3 gibt die ohne Wasserstoffzusatz erhaltenen Ergebnisse und Kurve 4 die mit Wasserstoffzusatz erhaltenen Ergebnisse wieder. Auch Fig. II bestätigt die günstige Wirkung eines Wasserstoffzusatzes auf die Katalysatorstabilität.
Die durchschnittliche Zusammensetzung der gasförmigen Reaktionsprodukte ist in der folgenden Tabelle wiedergegeben:
Versuch Versuch
Nr. 3 Nr. 4
ohne H2 mit H2
H2, Gewichtsprozent 7,8 5,8
(berichtigt für
zugesetztes
H2)
CO2, berechnet als C,
Gewichtsprozent 9,4 9,1
CO, berechnet als C,
Gewichtsprozent 0,4 0,4
C1, Gewichtsprozent 16,4 14,2
C2, Gewichtsprozent 25,8 21,3
C3, Gewichtsprozent 26,1 30,5
C4, Gewichtsprozent 14,1 18,7
H2, Reinheit,
Volumprozent 66 79
Im übrigen werden die gleichen Reaktionsbedingungen angewendet wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben. Die Versuchsergebnisse sind graphisch in der gleichen Weise wie vorstehend erläutert in Fig. III wiedergegeben, wobei die Kurven 5, 6 und 7 den Ergebnissen der Versuche Nr. 5, 6 und 7 entsprechen.
Fig. III zeigt ganz deutlich, daß eine Erhöhung der zugesetzten Wasserstoffmenge von 100 auf 200 Normalliter pro Liter Schwerbenzin eine sehr günstige Wirkung auf die Katalysatorstabilität hat und daß ein Zusatz von 800 Normallitern Wasserstoff je Liter Schwerbenzin zu einem praktisch stabilen Betrieb führt.
Die durchschnittliche Zusammensetzung der gebildeten gasförmigen Reaktionsprodukte ist in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt:
35
Der durchschnittliche Umwandlungsgrad bei Versuch Nr. 3 (Versuchsdauer: 50 Stunden) beträgt 20%, bei Versuch Nr. 4 (Versuchsdauer: 100 Stunden) dagegen 37%. Beispiel 3
Es werden drei weitere Versuche durchgeführt und dabei die Menge des zugesetzten technisch reinen Wasserstoffes variiert. Es wird ein Katalysator verwendet, der auf je 100 Gewichtsteile Aluminiumoxyd 3,85 Gewichtsteile Rhenium, 2,35 Gewichtsteile Silber und 0,2 Gewichtsteile Kalium enthält.
Es wird wiederum das in den vorhergehenden Beispielen beschriebene Schwerbenzin als Ausgangsmaterial eingesetzt. Die Versuche Nr. 5,6 und 7 werden unter Zusatz von 100 Normallitern bzw. 200 Normallitern bzw. 800 Normallitern Wasserstoff je Liter Schwerbenzin durchgeführt.
Versuch Versuch Versuch
Nr. 5 Nr. 6 Nr. 7
100 Nl H2 200NlH2 800NlH2
H2, Gewichtsprozent... 6,9") 7,5") 8,4")
CO2, berechnet als C,
Gewichtsprozent .... 9,3 10,1 6,7
CO, berechnet als C,
Gewichtsprozent .... 0,1 0,3 0,1
C1, Gewichtsprozent... 15,2 13,8 15,0
C2, Gewichtsprozent... 23,8 19,4 19,4
C3, Gewichtsprozent... 29,6 29,8 27,4
C4, Gewichtsprozent... 15,1 19,0 22,9
H2, Reinheit,
Volumprozent 77 83 93
") Berichtigt fur zugesetztes H2.
Der durchschnittliche Umwandlungsgrad bei einer 100 Stunden währenden Versuchsdauer liegt bei Versuch Nr. 5 bei 29%, bei Versuch Nr. 6 bei 34% und bei Versuch Nr. 7 bei 32%.
Beispiel 4
In diesem Beispiel ist der Aromatengehalt und die Octanzah! desjenigen Teiles der Reaktionsprodukte der Versuche Nr. 1 bis 7 zusammengestellt, der mehr als 4 Kohlenstoffatome im Molekül enthält.
Als Ausgangsmaterial dient das durch direkte Destillation eines Rohöls erhaltene, vorstehend beschriebene Schwerbenzin, das einen Aromater.gehall von 15,5 Volumprozent (bestimmt nach der FlA-Methode) aufweist, während die F-I-O und die F-I-I1Z2-Octanzahl dieses Schwerbenzins niedriger als 34 bzw 47 liegt.
Katalysator-Zusammensetzung
Zugesetztes H2
Aromatengehalt
Octanzahl F-I-IV2 Mittlerer
Umwandlungsgrad
F-I-O 85 %
37
77 92 35
20
86 94 37
104 29
88 34
100 32
209 525/4«
Al2O3/Re
Al2O3/Re
Al2O3/Re/Co/K Al2O3/Re/Co/K Al2O3/Re/Ag/K Al2O3/Re/Ag/K Al2O3/Re/Ag/K
0
200
200
100
200
800
42 44 41 54 38 61 71
Die vorstehenden Zahlenwerte zeigen ganz deutlich, daß die Umwandlung des Schwerbenzins mit Dampf unter Zusatz von Wasserstoff zu einer sehr starken Erhöhung des Aromatengehaltes desjenigen Teiles des Reaktionsproduktes führt, welcher mehr als 4 Kohlenstoffatome im Molekül aufweist und daß dieser Teil daher eine sehr hohe Octanzahl hat, so daß er sich sehr gut als Komponente zur Herstellung von Premiumbenzin eignet.
IO
Beispiel 5
Es werden zwei weitere Versuche mit dem im Beispiel 3 beschriebenen Katalysator durchgeführt. Als Ausgangsmaterial wird ein Schwerbenzin mit einem Siedebereich von 120 bis 160°C verwendet, das aus einem Mittelost-Öl erhalten worden ist.
Die Versuche werden unter den nachstehenden Reaktionsbedingungen durchgeführt:
20
Temperatur 5000C
Raumgeschwindigkeit des
Naphtha 0,25 l/l Kata-
lysator/Std.
Verhältnis Dampf zu Naphtha 4 kg/1
Bei Versuch Nr. 10 wird kein Wasserstoff zugesetzt; bei Versuch Nr. 11 werden dagegen 400 Normalliler technisch reiner Wasserstoff je Liter Schwerbenzin mitverwendet. Die Versuchsergebnisse sind in der vorstehend beschriebenen Weise in F i g. IV graphisch aufgetragen, wobei Kurve 10 die Änderungen im Umwandlungsgrad bei Versuch Nr. 10 und Kurve 11 die Ergebnisse von Versuch Nr. 11 wiedergibt.
Aus F i g. IV ist die günstige Wirkung eines Wasserstoffzusatzes auch unter Reaktionsbedingungen ersichtlich, die sich von den in den vorhergehenden Beispielen verwendeten Bedingungen unterscheiden.
Die durchschnittliche Zusammensetzung der gebildeten gasförmigen Reaktionsprodukte ist nachstehend in einer Tabelle zusammengefaßt:
H2, Gewichtsprozent
CO2, berechnet als C, Gewichtsprozent ..
CO, berechnet als C, Gewichtsprozent . C1, Gewichtsprozent.
C2, Gewichtsprozent.
C3, Gewichtsprozent,
C4., Gewichtsprozent.
H2, Reinheit,
Volumprozent
Versuch
Nr. 10
ohne H2
13,3
22.9
0,2
13,8 11,8 24,5 13,5
Versuch
Nr. 11
mit H2
12.3
(berichtigt für zugesetztes H2)
16,0
0,2
11,8
12,9
27,2
19,5
93
Bei Versuch Nr. 10 liegt der mittlere Umwandlungsgrad während 100 Stunden Versuchsdauer bei 24%; für Versuch Nr. 11 beträgt der Umwandlungsgrad 29%.
Beispiel 6
Es wird der Einfluß eines Zusatzes einer Stickstoffverbindung auf die Umwandlung des Schwerbenzins mit Dampf in Anwesenheit von Wasserstoff untersucht. Der verwendete Katalysator enthält auf je 100 Gewichtsteile Aluminiumoxyd 3,85 Gewichtsteile Rhenium.
Versuch Nr. 12 wird ohne Zusatz einer Stickstoffverbindung zu dem Schwerbenzin durchgeführt. Bei Versuch Nr. 13 wird dagegen ein Schwerbenzin verwendet, welches 2600 Teile pro Million der Verbindung n-Butylamin enthält.
Die Versuche Nr. 12 und 13 werden bei einer Temperatur von 525° C und einem Druck von 40 kg/cm2 durchgeführt. Je Liter Schwerbenzin werden 200 Normalliter technisch reiner Wasserstoff und 2 kg Dampf zugesetzt. Je Stunde und je Liter Katalysator werden 0,5 1 Naphtha durchgeleitet. In F i g. V sind die Versuchsergebnisse graphisch aufgetragen. Aus den Veränderungen im Umwandlungsgrad ergibt sich ganz klar der Stabilisierungseffekt infolge des Zusatzes von n-Butylamin auf die Katalysatoraktivität.
Die mittlere Zusammensetzung der gebildeten gasförmigen Reaktionsprodukte ist in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben:
Versuch
Nr. 12
ohne Amin
0,4 0,7
16,3 16,6
21,4 21,8
29.6 29,4
12,6 13,2
81 78
Versuch
Nr. 13
mit Amin
H2, Gewichtsprozent 8.1 *) 6.8*
CO2, berechnet als C,
Gewichtsprozent 11,5 11,5
CO, berechnet als C,
Gewichtsprozent
C1, Gewichtsprozent
Gewichtsprozent
Gewichtsprozent
C4, Gewichtsprozent
H2, Reinheit, Volumprozent
*) Berichtigt für zugesetztes H2.
Der mittlere Umwandlungsgrad während 100 Versuchsstunden beträgt bei Versuch Nr. 12 35% und bei Versuch Nr. 13 39%.
Die Analyse der gasförmigen Reaktionsprodukte bestätigt, daß ein Zusatz von n-Butylamin keinen wcsenllichen Einfluß auf die Zusammensetzung der ge bildeten Gase hat.
Beispiel 7
Die weiteren drei Versuche Nr. 14 bis 16 werder unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Co, Mo-Katalysators auf einem Trägermaterial durchgeführt, wobei der Katalysator je 100 Gewichtsteilt Aluminiumoxyd 3,9 Gewichtsteile Kobalt und 10,8 Gewichtsteile Molybdän enthält. Versuch Nr. 14 wire ohne Wasserstoffzusatz, die Versuche Nr. 15 und Ii werden mit einem Wasserstoffzusatz von 200 bzw 800 Normalliter Wasserstoff je Liter Schwerbenzir durchgeführt.
Die Versuchsbedingungen sind die gleichen wie in Beispiel 1, und die Versuchsergebnisse sind wiederun
in Fig.VI in der vorstehend beschriebenen Weis« graphisch dargestellt, wobei die Kurven 14 bis 16 dei
Beispielen 14 bis 16 entsprechen.
Aus der Veränderung des Umwandlungsgrades ergibt sich, daß ein Wasserstoffzusatz auch hinsichtlich der Stabilität eines Kobalt-Molybdän-Katalysators einen günstigen Einfluß hat.
Die Durchschnittszusammensetzung der gebildeten gasförmigen Reaktionsprodukte ist in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt:
Versuch Versuch Versuch
Nr. 14 Nr. 15 Nr. 16
H2, Gewichtsprozent... 5,0 3,0*) 0,5*)
CO2, berechnet als C,
Gewichtsprozent .... 7,6 4,3 8,2
CO, berechnet als C,
Gewichtsprozent .... 0,2 0,1 0,4
C1, Gewichtsprozent... 14,7 13,2 14,6
C2, Gewichtsprozent... 25,7 26,6 27,0
C3, Gewichtsprozent... 27,1 30,3 31,3
C4, Gewichtsprozent... 19,9 22,5 18,1
H2, Reinheit,
Volumprozent 56 80 94
*) Berichtigt Tür zugesetztes H2.
Beispiel 8
Es werden zwei weitere Versuche Nr. 17 und 18 mit dem gleichen Katalysator wie im Beispiel 3 durchgeführt.
Als Ausgangsmaterial dient diesmal eine Toppfraklion, die unterhalb 72° C siedet und durch direkte Destillation aus einem Mittelost-Rohöl erhalten worden ist. Die Versuche werden unter den nachstehenden Bedingungen durchgeführt: Temperatur 500 C, Druck 40 kg/cm2, je Liter Katalysator und je Stunde werden 0,25 1 der Toppfraktion durchgeleilet. Je Liter Ausgangsmaterial werden 4 kg Dampf zugesetzt.
Versuch Nr. 17 wird ohne Wasserstoffzusatz durchgeführt, dagegen werden bei Versuch Nr. 18 400 Normalliter technisch reiner Wasserstoff je Liter der Toppfraktion mitverwendet. Die bei diesen Versuchen erzielten Ergebnisse sind in Fig.VII graphisch dargestellt.
Aus dieser Fig.VII ergibt sich, daß ein Wasserstoffzusatz unter sonst indentischen Reaktionsbedingungen zu einem vollständig stabilen Betrieb führt.
Die durchschnittliche Zusammensetzung der gebildeten gasförmigen Reaktionsprodukte ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle:
H2, Gewichtsprozent
CO2, berechnet als C, Gewichtsprozent
CO, berechnet als C, Gewichtsprozent
C1, Gewichtsprozent
*) Berichtigt für zugesetztes H2.
Versuch
Nr. 17
ohne H2
8,5 17,0
0,2 14,3
Versuch
Nr. 18
40ONlH2
4,8*) 12,4
0,2 11,9
C2, Gewichtsprozent
C3, Gewichtsprozent
C4, Gewichtsprozent
H2, Reinheit, Volumprozent
Versuch
Nr. 17
ohne H,
11,0
35,0
14,0
78
Versuch
Nr. 18
400NlH2
11,7
35,2
23,8
89
ίο Der mittlere Umwandlungsgrad bei einer Versuchsdauer von 100 Stunden beträgt in Versuch Nr. 17 50% und in Versuch Nr. 18 konstant 37%.
Beispiel 9
Es werden zwei kontinuierliche Versuche Nr. 19 und 20 unter Verwendung von Toluol als Ausgangsmaterial durchgeführt, dem 0,1 Gewichtsprozent Schwefel in Form von Thiophcn zugesetzt worden sind.
Die Entalkylierung des Toluols wird unter den folgenden Reaktionsbedingungen durchgeführt: Temperatur 575°C, Druck 40 kg/cm2. Pro Liter Katalysator und je Stunde werden 0,5 1 Toluol durchgeleitet. Je Liter Ausgangsmaterial werden 2 kg Dampf zugesetzt.
Als Katalysator wird ein Träger verwendet, der auf je 100 Gewichtsteile Aluminiumoxyd 1 Gewichtsteil Rhenium enthält.
Versuch Nr. 19 wird ohne Wasserstoffzusatz durchgeführt, dagegen werden bei Versuch Nr. 20 100 Normalliter Wasserstoff je Liter Ausgangsmaterial mitverwendet.
Die Versuchsergebnisse sind in Fig.VIII in der vorstehend beschriebenen Weise graphisch aufge-
tragen. Aus dieser F i g. VIII ergibt sich, daß ein Zusatz von Wasserstoff unter sonst identischen Reaktionsbedingungen die Katalysatorstabilität ganz wesentlich verbessert. Im Gegensatz zu den bisherigen Beispielen wird der Umwandlungsgrad hier als der Prozentsatz umgewandeltes Toluol definiert.
Die durchschnittliche Zusammensetzung des umgewandelten Produktes ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle:
Versuch Versuch
Nr. 19 Nr. 20
ohne H2 mit 100NlH2
H2, Gewichtsprozent 7,2 7,4
CO2, berechnet als C,
Gewichtsprozent 11,8 10,7
CO, berechnet als C,
Gewichtsprozent 0,3 0,4
CH4, Gewichtsprozent 1,8 2,8
C2H6. Gewichtsprozent .... 0,1 0,2
C6H6, Gewichtsprozent 78,8 78,5
H2, Reinheit, Volumprozent 97 97
Der mittlere Umwandlungsgrad beträgt bei Vei such Nr. 19 (Versuchsdauer: 40 Stunden) 25%, da gegen in Versuch Nr. 20 (Versuchsdauer: 50 Stunder 24%.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
2372

Claims (6)

Es ist auch schon empfohlen worden, bei Anwen- PtUentansprllche: dung von Nickelkatalysatoren, bei denen höchstens das Tragermaterial Oxyde von Eisen oder Chrom
1. Verfahren zur Herstellung von Gemischen, enthalten kann, wobei diese Oxyde also in chemisch die außer einem oder mehreren Kohlenwasser- s gebundener Form vorliegen, dann unter Zusatz von stoffen Wasserstoff enthalten, durch katalytische Wasserstoff zu arbeiten, falls die Ausgangsmaterialien Umwandlung der Kohlenwasserstoffe mit Dampf, schwefelhaltig sind, um auf diese Weise gleichzeitig dadurch gekennzeichnet, daß die Reak- eine gewisse Entschwefelung 7" erzielen. Bei diesem tion unier Zusatz von mindestens 100 Normal- bekannten Verfahren werden jedoch Gasgemische litern Wasserstoff je Liter umzuwandelndes Aus» io erhalten, die relativ viel CO enthalten, was im Hingangsmaterial in Anwesenheit eines mindestens blick auf die weitere Verwendung der Gase unerteilweise sulfidierten Katalysators durchgeführt wünscht ist, weil insbesondere dieses CO als Katalywird, der Rhenium oder Rhenium mit Kobalt satorgift wirkt.
oder Molybdän mit Kobalt und/oder Nickel auf überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die
einem Trägermaterial und in einer Menge von i5 Stabilität bestimmter günstig wirkender Katalysatoren
0,1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trä- wesentlich verbessert wird und außerdem Gasgemische
germaterial, sowie gegebenenfalls zusätzlich ein mit einem sehr niedrigen CO-Gehalt hergestellt
oder mehrere Metalle aus der Gruppe I des Perio- werden können, wenn die katalytische Umwandlung
densystems der Elemente als Promotoren enthält. der Kohlenwasserstoffe mittels Dampf unter Zusatz
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 von Wasserstoff durchgeführt wird.
zeichnet, daß die Umwandlung unter Zusatz von Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren
mehr als 200 Normallitern Wasserstoff je Liter zur Herstellung von Gemischen, die außer einem oder
umzuwandelndes Ausgangsmaterial durchgeführt mehreren Kohlenwasserstoffen Wasserstoff enthalten,
wird. durch katalytische Umwandlung der Kohlenwasser-
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch 25 stoffe mit Dampf, das durch gekennzeichnet ist,.daß gekennzeichnet, daß der zuzusetzende Wasserstoff die Reaktion unter Zusatz von mindestens 100 Norganz oder teilweise aus dem bei der Umwandlung mallitern Wasserstoff je Liter umzuwandelndes Ausgebildeten Gas herrührt. gangsmaterial in Anwesenheit eines mindestens teil-
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch weise sulfidierten Katalysators durchgeführt wird, gekennzeichnet, daß der Katalysator 0,5 bis 15 Ge- 30 der Rhenium oder Rhenium mit Kobalt oder Molybwichtsprozent der genannten Metalle, bezogen auf dän mit Kobalt und/oder Nickel auf einem Trägerdas Trägermaterial, enthält. material und in einer Menge von 0,1 bis 30 Gewichts-
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch prozent, bezogen auf das Trägermaterial, sowie gegekennzeichnet, daß bei der Umwandlung außer- gebenenfalls zusätzlich ein oder mehrere Metalle aus dem Ammoniak oder eine unter den Reaktions- 35 der Gruppe I des Periodensystems der Elemente als bedingungen ammoniakbildende Verbindung an- Promotoren enthält.
wesend ist. Das er findungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch unter Zusatz von mehr als 200 Normallitern Wassergekennzeichnet, daß eine unterhalb 250° C siedende stoff je Liter umzuwandelnder Kohlenwasserstoff Kohlenwasserstoffmischung, die gegebenenfalls 40 durchgeführt. Gemäß einer be anders bevorzugten Schwefel enthält, umgewandelt wird. Ausführungsweise werden nv ns 400 Normalliter Wasserstoff, beispielswei * sormalliter Wasserstoff, zugesetzt, wodurch ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden.

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