DE2006414C3 - Katalysator mit einem Träger aus mineralischem feuerfestem Oxid - Google Patents
Katalysator mit einem Träger aus mineralischem feuerfestem OxidInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Katalysator mit einem Träger aus mineralischen feuerfestem Oxid, auf den
ein Metall der Pt-Gruppe und eine Schwermetallverbindung aufgebracht sind und der zum Hydroformieren
von Kohlenwasserstoffchargen Verwendung finden soll.
Es ist bekannt, daß es sich beim Hydroformieren um ein in der Erdölindustrie angewandtes Verfahren
handelt, durch das die Oktanzahl der Destillatfraktionen erhöht werden soll, ohne daß dabei eine wesentliche
Änderung der Flüchtigkeit eintritt. Hydroformieren wird insbesondere für die Benzingewinnung eingesetzt,
weil eine Tendenz zur Erhöhung der Motoren-Kompression besteht, was zur Folge hat. daß Kraftstoffe
mit höherer Oktanzahl benutzt werden müssen.
Die beim Hydroformieren ablaufenden Reaktionen bilden einen sehr unübersichtlichen Komplex. Man
kann aber etwas schematisierend sagen, daß durch Hydroformieren angestrebt wird, bei einer Charge die
Dehydricrungs- und Zyklisierungsreaktionen (Dehydrozyklisierung)
zu begrünstigen, die Krackreaktionen zu begrenzer, und in veränderlichem Ausmaß Isomerisierung,
Dehydrierung. Zyklisierung und Alkylierung herbeizuführen.
Das Hydroformieren von Chargen verläuft in Gegenwart eines Katalysators. Die am häufigsten be-
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a) Glühen des Trägers in Gegenwart von Luft bei 400 bis 80O0C;
b) gegebenenfalls Behandlung des geglühten Trägers mit einer 0,05 bis 3 n-Salzsäurelösung, bis der
pH-Wert der Lösung sich nicht mehr ändert;
c) Aufbringen mindestens eines Metalls der Platingruppe
und mindestens eines der Metalle Blei und Zinn durch Imprägnierung des Trägers mit
einer gemeinsamen Lösung der Komponenten, oder mit getrennten Lösungen, wobei nach dem
Aufbringen des ersten Metalles ein weiteres Glü-
hen erfolgt und vor dem Aufbringen von Platin eine Behandlung mit Salzsäurelosung nach b) erfolgt,
so daß der fertige Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht. 0,02 bis 2° 0 des Platingruppenmetalls
und 0.02 bis 2 ° ο der Metalle Blei und'
oder Zinn enthält:
d) Trocknen und anschließendes Glühen des Katalysators bei 250 bis 550 C.
Überraschend an dieser Lösung ist, daß ein Metall der Platingruppe teilweise durch ein Metall wie Blei
oder Zinn ersetzt werden kann. Dieses Ergebnis ist besonders im Hinblick auf Blei sehr unerwartet, denn
Blei galt als Katalysatorgift: demgegenüber wurde gefunden, daß die Anwesenheit von Blei neben Platin
weder den Wirkungsgrad noch die Lebensdauer des Katalysators herabsetzt, daß die Anwesenheit von
Blei vielmehr den Wert des Katalysators erhöht und
seine Eigenschaften verbessert. Auf die wirtschaftliche Bedeutung dieser Untersuchungsergebnisse braucht
nicht besonders hingewiesen zu werden, es genügt der Preisvergleich zwischen Platin einerseits und Blei
oder Zinn andererseits.
Der Träger des erfindungsgemäßen Katalysators besitzt die üblichen Eigenschaften der Katalysatorträger
für das Hydroformieren. Die feuerfesten mineralischen Oxide mit einer spezifischen Oberfläche von mehr als
15 m2/g und einem Porenvolumen von mehr alsO,l mä;g
und mit sauren Bereichen im Sinne von Bronstedt oder Lewis sind als Träger geeignet. Es ist bekannt,
daß das Auftreten dieser Bereiche, in einem Fall Protonen, im anderen Fall Mangel an Elektronen, das
Hydroformieren der Chargen begünstigt. Als Beispiele für Träger seien Aluminiumoxide und Alunnnosilikate
genannt.
Es kann zweckmäßig sein, den Träger vor dem Aufbringen der Nietalle einer Behandlung zu unterwerfen,
die die Zahl der auf der Trägeroberfläche befindlichen ao
sauren Bereiche erhöht.
Von dem Metall der Platingruppe wird auf den Träger eine Menge aufgebracht, die unter derjenigen
liegt, die bei Hydroreforming-Katalysatoren üblichist.
Für Platin schwankt diese Menge zwischen 0,02 und as
20O des Gesamtgewichts des Katalysators und liegt
vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,7° 0.
Blei oder Zinn werden in einer Menge aufgebracht, die in denselben Grenzen liegt wie die Menge des
Platinmetalls.
Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird nur ein Metall der Platingruppe und nur eines der Metalle Blei
und Zinn erwähnt; natürlich liegt es aber im Rahmen der Erfindung, innerhalb der angegebenen Grenzen
Metalle der Platingruppe einerseits und Blei und Zinn andererseits anzuwenden.
Erfindungsgemäße Katalysatoren, die von den Erfinder auf Aluminiumoxid als Trägei aufgebracht waren
und eine Platinmenge zwischen 0,1 und 0,7° 0 und eine Blei- oder Zinnmenge zwischen 0,05 und 0,6n'o,
jeweils auf das Gesamtgewicht des Katalysators bezogen, aufwiesen, haben bemerkenswerte Ergebnisse
gezeitigt, die besser waren als diejenigen, die mit den bisher üblichen Katalysatoren zu erreichen waren. Besonders
ist festzuhalten, daß die Umwandlung einer Paraffincharge nahe 10O°'o liegt, Kracken unter 10° 0.
Isomerisierung zwischen 1 und 6° „ und die Dehydiozyklisierung
die Hauptreaktion bildet. Die erfindungsgemäßen Katalysatoren liefern aus einer Naphthen-
oder Paraffincharge einen hohen Anteil aromatischer Kohlenwasserstoffe.
Das von dem Erfinder entwickelte Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Katalysatoren besteht
darin, daß das Metall der Platingruppe und Blei oder Zinn durch Tränken eines Trägers mit einer die
aufzubringenden Metalle enthaltenden Losung aufgebracht werden. Die Tränklösung kann durch Vermischen
der Lösungen hergestellt werden, die jeweils eines der aufzubringenden Metalle enthalten. Diese
Methode läßt sich anwenden, wenn durch das Bereiten dieser Mischung keine Trübung, kein Gel oder kein
Niederschlag auftritt, was man im übrigen nötigenfalls durch Ansäuren der Lösung vermeiden kann.
Die Metalle können auch nacheinander auf den Träger aufgebracht werden, indem mit verschiedenen
Lösungen getränkt wird, die die aufzubringenden Mealle
enthalten.
Man kann den Träger auch mittels Dampf einer flüchtigen Verbindung des aufzutragenden Metalls
tränken.
Der Träger muß eine ausreichend große spezifische Oberfläche besiteen: sie liegt im allgemeinen zwischen
15 und 350 m2g. Die Tränkung kann auf beliebige
bekannte Weise vorgenommen werden, insbesondere, indem der Träger mit der die aufzubringenden Komponenten
enthaltenden Lösung, wobei diese bewegt werden oder unbewegt gehalten werden kann; anschließend
kann in einem umlaufenden Trockner getrocknet werden.
Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren, wie es von der Anmelderin angewandt wird, geht von handelsüblichem
Aluminiumoxid mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 100 und 300 m2 g und einem Porenvolumen
zwischen 0,4 und 0.8 cm3 g aus, das in Form kleiner Kugeln mit 1 bis 10 mm Durchmesser, vorzugsweise
zwischen 1 und 4 mm, vorliegt; anschließend wird in Gegenwart von Luft zwischen 400 und 800 C, vorzugsweise
zwischen 450 und 650 C. geglüht, danach in flüssiger Phase angesäuert mit einer verdünnten,
0,05 bis 3normalen Säure, beispielsweise O.ln-Salzsäure.
Der derart vorbereitete Träger wird geschleudert und ohne vorhergehende Trocknung mit einer Lösung
von Hexachlorplatinsäure und Bleinitrat in Verbindung gebracht, wobei die Mengen so gewählt sind, daß auf
dem Aluminiumoxid die abschließend erforderlichen Gehalte beider Metalle vorliegen. Die Konzentrationen
liegen im allgemeinen zwischen 0, 2 und 5 g I.
Die Bestimmung dieser Mengen wird durch zwei von der Anmelderin gemachte Beobachtungen erleichtert:
einerseits wird das in der Lösung enthaltene Platin in den meisten Fällen vollständig auf den Träger
übertragen,
andererseits stellt sich nach einer bestimmten Zeit, im allgemeinen nach mehreren Stunden, ein Konzentrationsgleichgewicht
zwischen der Blei- bzw. Zinnmenge, die sich auf dem Träger befindet, und der in der Lösung vertriebenen Menge des betreffenden
Metalls ein.
Nach dem Schleudern, Trocknen und Glühen in Luft zwischen 250 und 350^C kann der erfindungsgemäße
Katalysator verwendet werden.
Nach einer anderen speziellen Ausführungsform des von der Anmelderin ausgeübten Verfahrens wird
Blei durch Tränken mit Bleinitratlösung auf ein bei 600 "C geglühtes Aluminiumoxid aufgebracht, das getränkte
Aluminiumoxid getrocknet und bei 400 C geglüht, dann mit 0,1 η-Salzsäure angesäuert, anschließend
Platin durch Tränken des Aluminiumoxids aufgebracht und getrocknet und bei 400 C geglüht.
Das handelsübliche großporige Aluminiumoxid ah Ausgangsprodukt war durch folgende Gefügegrößer
gekennzeichnet:
Spezifische Oberfläche 203 m- g
Porenvolumen 0,441 cm3 g
mittlerer Porendurchmesser .. 43 Ä
Dieses Aluminiumoxid lag in Form von Kugeln fni 2 bis 5 mm Durchmesser vor. Das Aluminiumoxi«
wurde 8 Stunden lang bei 600°C in Luft geglüht un«
006414
anschließend in eine Ο,ΐη-Salzsäurelösung getaucht,
wobei 100 g Lösung für 250 cm3 Aluminiumoxid verwendet wurden. Die Lösung wurde bewegt; nach
24 Stunden veränderte sich ihr pH-Wert nicht mehr. Nach dem Schleudern wurde der Metallauftrag vorgenommen.
Als Vergleichskatalysator wurde nun ein üblicher Katalysator I hergestellt, für den auf den Aluminiumoxid-"!" rager nur Platin aufgebracht wurde. Trägerkugcln aus Aluminiumoxid wurden 16Stunden lang in eine
Lösung von Hexachlorplatinsäurc mit 3 g, 1 Platingehalt getaucht. Nach dem Schleudern und 24stündigem
Trocknen der Kugeln bei 1203C wurden sie 3 Stunden
lang bei 400; C in Luft geglüht. Das aufgebrachte Platin
entsprach 0.75 ° „ des Gesamtgewichts des Katalysators;
das Chlor entsprach 1.18° 0 des Gesamtgewichts des
Katalysators.
Außerdem wurden drei erfindr-agsgemäße Katalysatoren A1. A1, A3 hergestellt. Zur Gewinnung von
Katalysator Aj wurden Trägerkugeln aus Aluminium- *o
oxid 16 Stunden lang in eine Lösung aus Hexachlorplatinsäure, die anfänglich 2,28 g/l Platin enthielt, und
Bleinitrat, die anfänglich 0,99 g'l Blei enthielt, getaucht. Die Kugeln wurden geschleudert, getrocknet
und geglüht wie oben beschrieben. Die Katalysatoren A1 und A3 wurden auf die gleiche Weise hergestellt. Die
jeweils erzielten Gehalte an Platin bzw. Blei relativ zum Gesamtgewicht des Katalysators lagen bei 0,60 bzw.
0.200O für Katalysator A1, bei 0,4°,'o bzw 0,2 °'o für
Katalysator A1 und bei 0,3 ° 0 bzw. 0,3 % für Katalysator A3.
Ferner wurde ein Katalysator B von erfindungsgemäßen Aufbau in der gleichen Weise wie oben für die
Herstellung des Katalysators A beschrieben hergestellt, jedoch wurde an Stelle von Bleinitrat Zinnclilorid mit
einem Zinngehalt von 0,66 g/I verwendet, und die Tränklösung wurde zur Vermeidung eines Niederschlags angesäuert. Die erzielten Gehalte an Platin bzw.
Zinn relativ zum Gesamtgewicht des Katalysators betrugen 0,57 bzw. 0,17%. Die Chlorgehalte der Katalysatoren A11A11A3 und B lagen zwischen 1,10 und 1,35 %
des Katalysatorgesamtgewichts.
Der Vergleichkatalysator I und die Katalysatoren A1,
A1, A3 und B wurden folgendem katalytischen Test
unterworfen: 2 cm3 Katalysatorsubstanz wurden in einem auf 520° C gehaltenen kleinen Reaktor bei
Atmosphärendruck 2,5 Stunden lang reinem Wasserstoff ausgesetzt und dann heptangesättigtem Wasserstoff bei 200C. Die stündliche Raumgeschwindigkeit
des flüssigen Heptans betrug 0,5; diese Geschwindigkeit gibt das Volumen normalen flüssigen Heptans an,
das stündlich auf die Volumeneinheit des Katalysators gelangt. Die stündliche Raumgeschwindigkeit des
Gases betrug 80. Der Anteil von Heptan in der Mischung lag bei 2,5 °/0. Der Schwefelgehalt des Heptans
lag unter 1 ppm. Aus der Abstromseite wurde das abströmende Gas einem Gaschromatographen zugeleitet.
In Tabelle I sind die Ergebnisse zusammengestellt, die einerseits am Vergleichskatalysator I und andererseits an den erfindungsgemäßen Katalysatoren A1, At,
Α, und B erzielt wurden.
Charakteristische | V4 | I | Betriebsdauer (in Stunden) | 5 | 8 | |
Katalysator |
Werte am Auslauf
(Gewichtsprozent |
16,2 | 17,0 | 20,1 | 21,4 | |
der Charge) | 0 | 0 | 1,5 | 3,4 | ||
Vergieichs- | C1 bis C1 | 83,8 | 83,0 | 78,4 | 75,2 | |
kutulysa- | . C7 | 121,9 | 121,7 | 118,1 | 112,8 | |
tor I | C5 f | 11,2 | 9,2 | 8,6 | 8,3 | |
N. O. R*) | 0 | 0 | 0,5 | 1,3 | ||
C, bis C4 | 88,8 | 90,8 | 90,9 | 90,4 | ||
C7 | 122,2 | 122,4 | 121,8 | 120,3 | ||
A1 | C5-: | 13,6 | 14,0 | 13,2 | 14,9 | |
N. O. R. | 0 | 0 | 0 | 0,2 | ||
C1 bis C4 | 86,4 | 86 | 86,8 | 84,9 | ||
C7 | 121,6 | 121, | 121,3 | 120,5 | ||
A2 | C5 < | 14,2 | 14,5 | 15,6 | 16,1 | |
• N. O. R. | 0 | 0 | 0 | 0,4 | ||
C1 bis C1 | 85,8 | 85,5 | 84,4 | 83,5 | ||
C7 | 121,3 | 121,7 | 121,1 | 120,3 | ||
A3 | C,+ | 8,6 | 7,8 | 7,7 | 8,8 | |
N. O. R. | 0 | 0,1 | 0 | 0,6 | ||
C1 bis C4 | 91,4 | 92,1 | 92,3 | 90,4 | ||
C7 | 122,7 | 122,7 | 122,9 | 121,4 | ||
B | C5 + | |||||
N. O. R. | ||||||
·) N. O. R. = | - Oktanzahl. | 3 | ||||
17,9 | ||||||
1 | ||||||
82,1 | ||||||
119,2 | ||||||
8,8 | ||||||
0,4 | ||||||
90,8 | ||||||
121,8 | ||||||
14,2 | ||||||
0 | ||||||
85,8 | ||||||
121,4 | ||||||
14.9 | ||||||
0,3 | ||||||
84,8 | ||||||
120,7 | ||||||
8,0 | ||||||
0,3 | ||||||
91,7 | ||||||
122,3 | ||||||
wasserstoffverbindungen mit höchstens 4 Kohlenstoffatomen, aus Heptan und aus Kohlenwasserstoffverbindungen
mit mindestens 5 Kohlenstoffatomen;
mit Hilfe von Mischzahlcn wurde aus den vom Chromatogramm
gelieferten Gewichtsergebnissen dieOktanzahlen berechnet.
Der Vergleich der Krgebnisse zeigt die Vorzüge der
erfindungsgemäßen Katalysatoren gegenüber dem Vergleichskatalysalor, obwohl ihr Gehalt an Platinmetallen verhältnismäßig gering ist gegenüber dem
Gehalt an Blei oder Zinn.
Wie im Beispiel I beschrieben, wurde dem Vergleichskatalysator
1 entsprechend ein Vcrgleichskatalysatorll
hergestellt. Der Platinauftrag betrug 0,75°/„
des Katalysatorgesamtgewichts.
Dann w urde ein Katalysator C gemäß der Erfindung
und nach dem in Beispiel I für die Katalysatoren A beschriebenen Verfahren hergestellt. Die erzielten Gehaitc
an Platin bzw. Blei relativ zum Katalysatorgesamtgewicht betrugen 0,62 °/„ bzw. 0.20 V
Der Vergleichskatalysator II und der Katalysator C wurden folgendem katalytischen Test unterworfen:
30 cm3 Katalysalorsubstanz wurden in einem auf
5001C gehaltenen Reaktor aus nichtrostendem Stahl 2,5 Stunden lang reinem Wasserstoff ausgesetzt und
anschließend Wasserstoff mit normalem Heptan; die stündliche Raumgeschwindigkeit des flüssigen Heptans
betrug 1, das Molverhältnis Wasserstoff/Heptan betrug
5, und der Druck im Reaktor betrug 7 bar. Der Schwefclgehall des normalen Heptans lag unter ! ppm.
ίο Am Reaktorausgang wurde der Ablauf nach der
Entspannung auf 80T gekühlt, wodurch Kohlenwasserstoff verbindungen mit mindestens fünf Kohlenstoffatomen
gewonnen wurden, die durch Gaschroma-· tographic analysiert werden konnten. Mit Hilfe von
Misch zahlen wurde aus den von dem Gaschromatogramm
gelieferten Gewichtsergebnissen die Oktanzahl berechnet. Die Reaktorletnperatur wurde so geregelt,
daß die Oktanzahl praktisch konstant bleibt. Die Wägung der Fraktion mit mindestens 5 Kohlenstoffatomen
erlaubte die Berechnung der Ausbeute.
In Tabelle II sind die mit dem Vergleichskatalysator-II
und dem erfindungsgemäßen Katalysator C erzielten Ergebnisse aufgeführt.
Katalysator
VcrglcichskaUSysalor Il I
VcrglcichskaUSysalor Il I
Betriebsdauer in Stunden 20 J 42 j 113 j 202 | 20 | 42
113
202
Oktanzahl
Temperatur ( C)
Ausbeute C5 ·?- (Gewichtsprozent,
bezogen auf die Charge)
bezogen auf die Charge)
102,1
500
500
51,3
95.3 | 91,7 | 90,0 | 110,6 | 106,3 | 99.7 |
502 | 514 | 527 | 500 | 500 | 500 |
54,7 | 54,9 | 51,6 | 59,4 | 60,5 | 58,8 |
96,3 509
Für jeden Katalysator sind für vier Stundenwerte der Betriebsdauer die Temperatur für das Erreichen
einer vorgegebenen Oktanzahl und die für die Summe der Kohlenwasserstoffverbindungen mit mindestens
5 Kohlenstoffatomen (C5 —) erreichte Gewichtsausbeute
angegeben. Der Betrag der Ausbeute kann als Krack-Maß angesehen werden.
Der Vergleich der mit den beiden Katalysatoren erreichten
Resultate läßt einen deutlichen Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Katalysator C erkennen, und zwar
nicht nur hinsichtlich der Oktanzahl sondern auch bezüglich der Prozeßtemperatur und der Ausheute.
Wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde dem Katalysator A entsprechend ein erfindungsgemäßer Hydrofor- g(J
ming-Katalysator D hergestellt: es ergab sich ein Katalysator mit 0,6O11Z0 Platin und 0,20% Blei, bezogen
auf das Katalysatorgesamtgewicht.
Aui 200 cm3 Katalysatorsubstanz wurde 2 Stunden
lang reiner Wasserstoff bei 500° C geleitet, anschließend Wasserstoff mit einer Charge, die aus einer Fraktion
von wasserstoffentschwefeltem Schwerbenzin mit folgenden
Eigenschaften besteht:
Dichte bei 15' C 0,729
Anfangs- und Endtemperatur der Destillation
(ASTM-Norm) 80 bis 165 C
(ASTM-Norm) 80 bis 165 C
volumenmäßige Zusammensetzung (nach PONA-
Analyse) Gehalt an Paraffinen
65,0 ·/„ Gehalt an Naphthenen
26,1·/. Gehalt an Aromaten
8,9% Schwefelgehalt weniger als 1 ppm
Der Druck wurde auf 7 oder 14 bar gehalten, je nachdem, welcher Druck für den Katalysator unter
Versuchsbedingungen am günstigsten war. Die stündliche Raumgeschwindigkeit wurde auf 1 festgesetzt.
Die Reaktortemperatur wurde so geregelt, daß die Oktanzahl konstant blieb.
Tabelle III gibt die erzielten Resultate wieder, und zwar einerseits für einen handelsüblichen, als Vergleichskatalysator
II bezeichneten Hydroforming-Katalysator
mit einem Platingehalt von 0,75 °/„ und einem
Chlorgehalt von 0,80 0J0, andererseits für den Katalysator
D.
Vergleichskatalysator III
97 1
Betriebsdauer in Stunden 2U5 I 86 I 180
Oktanzahl
Versuchsbedingungen
Temperatur ( C)
Druck (bar)
Volumein erhältnis
W asserstoffzutriu'Charge
Knhlenwasserstoffaustritt/Charge
Produkt je 100 g Charge
flüssiges ausgedampftes Produkt
entstandener Wasserstoff
Kohlenwasserstoffe in der Dampfphase:
C,-Kohlenwasserstoff
^-Kohlenwasserstoff
Ca-Kohlenwasserstoff
^-Kohlenwasserstoff
C .-,-Kohlenwasserstoff
C6-Kohlenwasserstoff
Gesamt
Ausbeute C5 (in Gewichtsprozent der
Charge» :..
95,8
502,5 14
146.3 174,3
70,73 0,50
3.45 4.49 6,92 8,48 3.70 1,68 100,00
76.11 95,4
508
14
14
146,4
187,2
187,2
71.58
0.91
0.91
3.47
4,80
6,61
7,62
3,22
1,79
100,00
4,80
6,61
7,62
3,22
1,79
100,00
76,59
100,9
500.5
7
7
147
196,9
196,9
69.07
1.93
1.93
2.58
3.84
6,01
7,55
5,15
3.87
100,00
3.84
6,01
7,55
5,15
3.87
100,00
78,09
96,4
499,3
153,9
193,4
193,4
74,38
1.48
1.48
2,04
2,82
4,74
5,82
4.30
4.42
100,00
2,82
4,74
5,82
4.30
4.42
100,00
83,10
96,8
511.2
7
7
154,3
198,3
198,3
71.01
1.70
1.70
1.45
3.15
4.50
5,54
5,54
7.11
100,00
3.15
4.50
5,54
5,54
7.11
100,00
83.66
Für jeden Katalysator sind für verschiedene Werte der Betriebsdauer und der Oktanzahl die Reaktortemperatur,
das Verhältnis von gasförmigem Wasserstoff (gemessen in Litern je Stunde, bezogen auf Normalbedingungen)
zu dem Volumen des flüssigen Einsatzguts (in Litern) am Reaktoreingang, das Verhältnis
von Gas\olumen zu Flüssigkeitsvolumen am Reaktorausgang,
das gestrippte Produkt, das Kohlenwasserstoffverbindungen mit mindestens 5 Kohlenstoffatomen
enthält, die mit Wasserstoff gewonnenen Kohlenwasserstoffverbindungen,
die Ausbeute an Kohlenwasserstoffverbindungen mit mindestens 5 Kohlenstoffatomen
(C3 τ), bezogen auf die Charge, angegeben.
Durch Vergleich der Resultate erkennt man den offensichtlichen Vorteil, der durch die ertindungsgemäßen
Katalysatoren gegenüber den gewöhnlich λ erwendeten Hydroforming-Katalysatoren erzielbar ist.
Vorteile zeigen sich hinsichtlich der Gebrauchstemperatur, der Menge des gebildeten Wasserstoffs, der Ausbeute
C5 f- und der Oktanzahl; durch Benutzung der
erfindiingsgeniäßen Katalysatoren sind günstigere
Verhältnisse hinsichtlich der Lebensdauer der Katalysatoren, schwächere Krackreaktionen und stärkere
Isomerisationsreaktionen zu erreichen.
Kugeln aus Aluminiumoxid von 2 bis 5 mm Durchmesser weise'n die folgenden Gefügemerkmale auf:
Spezifische Oberfläche 259 m- g
Porenvolumen 0.555 cm3 g
Mittlerer Porendurchmesser.. 43 Λ
Diese Kugeln werden 8 Stunden lang bei 600C in Luft geglüht.
Auf Aluminiumoxid wird Zinn durch Tränken mit einer sehr sauren Zinnchloridlösung von 3.5 g 1 Zinngehalt aufgebracht. 500 cm3 werden in einem drehbaren Eindampfer in Gegenwart \on 500 g Aluminiumoxid eingedampft. Dann wird das mit Zinn belader.e Aluminiumoxid bei 120cC getrocknet, danach 2 Sttinden lang in Luft bei 600'C geglüht: danach wird es 24 Stunden lang in eine 0,1 η umgewälzte Salzsäurelösung getaucht. Anschließend wird Platin durch Tränken mit einer Hexachlorplatinsäure-Lösung aufgebracht; das gesamte Platin wird auf das Aluminiumoxid aufgebracht.
Auf Aluminiumoxid wird Zinn durch Tränken mit einer sehr sauren Zinnchloridlösung von 3.5 g 1 Zinngehalt aufgebracht. 500 cm3 werden in einem drehbaren Eindampfer in Gegenwart \on 500 g Aluminiumoxid eingedampft. Dann wird das mit Zinn belader.e Aluminiumoxid bei 120cC getrocknet, danach 2 Sttinden lang in Luft bei 600'C geglüht: danach wird es 24 Stunden lang in eine 0,1 η umgewälzte Salzsäurelösung getaucht. Anschließend wird Platin durch Tränken mit einer Hexachlorplatinsäure-Lösung aufgebracht; das gesamte Platin wird auf das Aluminiumoxid aufgebracht.
Der Katalysator wird bei 120 C 24 Stunden lang getrocknet und danach 3 Stunden lang bei 400 C in
Luft geglüht.
Die Zusammensetzung dieses als Katalysator E bezeichneten Katah saton». bezogen auf das Gesamteewicht. ist: 0,35° 0 Platin. 0.35" 0 Zinn. 1.43"» „ Chlor.
Die Zusammensetzung dieses als Katalysator E bezeichneten Katah saton». bezogen auf das Gesamteewicht. ist: 0,35° 0 Platin. 0.35" 0 Zinn. 1.43"» „ Chlor.
Der Katalysator E sowie ein handelsüblicher. al> Vergleichskatalysator IN" bezeichneter Katah sator. dei
aus Platin auf Aluminiumoxid besteht ui.d dessen Gehalt an Platin bzw. Chlor 0.60 b/w. 0.9υ° „ beträgt,
wurden dem folgenden katah tischen Test unterworfen
300 cm3 KatalysatorMibNtanz wurden in einen Stahlreaktor
gegeben. Die Mitteltemperatur des Katahsators wurde langsam \on Raumtemperatur auf 525^1C
erhöht, während auf den Katalysator bis zur Temperatur \on 400 C reiner Wasserstoff unter einem DrucV
\on 7 bar geleitet wurde, worauf diese Temperatur ein<
Stunde lang gehalten wurde und anschließend bis zui Temperatur \on 525 C ein Gemisch \cn Wasserstoff
und ein^r Charge aus einem Destillationsschnitt eine;
Irak-Rohöls mit folgenden Eigenschaften gegeber
11 12
Temperatur zu Beginn der Destil- Wasserstoff, der durch Entspannen der aus dem Reak-
latin (ASTM) 670C tor entweichenden Gase gewonnen wurde: er einhält
Temperatur am Ende der Destil- mindestens 70° „ reinen Wasserstoff, in Molen gelation
(ASTM) 15910C . rechnet.
Dichte bei 20°C 0,725 5 In der folgenden Tabelle IV sind die Ergebnisse die-
Molekulargewicht (A. P. !.-Norm) 105 ses katalytischcn Tests aufgeführt und zwar für den
Zusammensetzung (Volumen) Vergleichskatalysator IV und den crfindimgsgcmälkn
Paraffine 67,7°/0 Katalysator E. In der Tabelle sind nacheinander aufge-
Naphther.e 24,7°/0 führt:
Aromate 7,6° 0 io .
Schwefelgehalt weniger als... 1 ppm d'e Betriebsdauer in Stunden.
die mittlere Katahsatoriemperatur.
Nach dem Temperaturanstieg und der Reduzierung die Oktanzahl der erhaltenen nüssigen Fraktion,
des Katalysators wurde dessen Temperatur auf 525' C gemessen ohne Zusatz % on »lcitctnuithyl
gehalten. Wasserstoff und die angegebene Charge wur- .5 der E?n? an Kohlenwasserstoffen mit m.nde-
den so in den Reaktor eingeführt, daß das Molverhält- slens. funf Kohlenstoffatomen in VolumengroUe
nis von Wasserstoff und Charge gleich 7 wurde, wobei relativ/ur L hargc. ■
die Raumgeschwindigkeit der flüssigen Charge den das Verhältnis des Volumens des gebildeten
Wert 1,5 hatte und der Druck im Reaktor auf 7 bar NN asserstoffs (in Litern unter Normalbedingiingcn)
gehalten wurde 20 7Um Volumen der zugefuhrten Charge (in L item
Der katalytisch* T«t lief 144 Stunden lang ohne im fl*J«·^"» Zustand bei 20 C).
Unterbrechung und ohne eine Veränderung der Reak- die, Zusammensetzung des flussigen Ablaufs (in
torspeisung und des Reaktorbetriebs. Insbesondere Volumen ausgedruckt).
wurde die mittlere Temperatur des Katalysators auf Die aus dem Vergleich der durch die beiden KataK-
525CC gehalten. Der mit der Charge eingeführte Was- as saloren erzielbaren ErgcbnisseerlaubtähnlichcSchlüssc
serstoff besteht ausschließlich aus wiederverwendetem wie in Beispiel 3.
Kataksalor
Vergleichskatalysator IV | E
Betriebsdauer in Stunden
48 I 72 j 96 j 120 j 144 | 24 | 48 | 72 |
<)b ] 120 | 144
Mittlere Temperatur (' C) .
Oktanzahl
Ausbeute C5- (%)
Ausbeute an entstandenem
Wasserstoff (11)
Paraffin (0 /e)
Naphthene (°0)
Aromate (°,0)
525 1 102,5 71,2 222
22 4 j 74 '
525 | 524 | 525 | 526 | 525 | 526 | 525 | 525 | 524 |
96,9 | 89,2 | 85,4 | 80,7 | 76.7 | 102.5 | 99.3 | 96.0 | 92.7 |
76,0 | 80,7 | 83,9 | 86,3 | 89.7 | 70,8 | 73.9 | 78,1 | 80.8 |
146 | 130 | 102 | 86 | 51 | 247 | 207 | 179 | 157 |
37 | 44 | 48 | 51 | 53 | 23 | 29 | ?6 | 41 |
7 | 10 | 13 | 16 | 19 | 4 | 5 | 7 | 9 |
56 | 46 | 39 | 33 | 30 | 78 | 66 | 57 | 50 |
525
W.O
X 3.2
W.O
X 3.2
138
44
12
44
Claims (2)
1. Katalysator mit einem Träger aus mineralischem feuerfestem Oxid, auf den ein Metall der
Pt-Gruppe und eine Schwermetallverbindung aufgebracht sind, erhalten durch:
a) Glühen des Trägers in Gegenwart von Luft bei 400 bis 80O0C;
b) gegebenenfalls Behandlung des geglühten Trägers mit einer 0,05 bis 3 n-Salzsäurelösung,
bis der pH-Wert der Lösung sich nicht mehr ändert;
c) Aufbringen mindestens eines Metalls der Platingruppe und mindestens eines der Metalle
Blei und Zinn durch Imprägnierung des Trägers mit einer gemeinsamen Lösung der
Komponenten, oder mit getrennten Lösungen, wobei nach dem Aufbringen des ersten Metalls
ein weiteres Glühen erfolgt und vor dem Aufbringen von Platin eine Behandlung mit
Salzsäurelösung nach b) erfolgt, so daß der a5
fertige Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht, 0,02 bis 2° 0 des Platingruppenmetalls
und 0,02 bis 2% der Metalle Blei und, oder Zinn enthält;
30
d) Trocknen und anschließendes Glühen des
Katalysators bei 250 bis 550 C.
2. Verwendung des Katalysators nach Anspruch 1 zum Hydroformieren einer Charge von Kohlen-Wasserstoffen.
nutzten Katalysatoren sind Metalle der Platingruppe,
im allgemeinen Platin, in manchen Fallen Palladium, auf einem feuerfesten mineralischen Oxid von großer
spezifischer Oberfläche als Träger, z. B. auf Aluminiumoxid Es ist bekannt, daß der Träger auf seiner Oberfläche
»saure« Bereiche im Sinne von B r ο η s ted t oder von L e w i s aufweisen muß. Der Säuregrad des
Trägers kennzeichnet das Vorkommen und die Zahl dieser Bereiche. Der Säuregrad kann durch eine Behandlung
erhöht werden, der man den Träger vor dem Niederschlag unterwirft und der beispielsweise in der
Anbringung von Säureionen am Träger besteht Die Fixierung des Metalls auf dem Träger kann nach beliebigen
bekannten Methoden vorgenommen werden, am häufigsten durch Tränkung (Imprägnierung). Zu
den Platinmetallen gehören Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin.
Einen Fortschritt für das Hydroformieren stellt das Einspritren von Chlor in den Reaktor dar, wodurch
der Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Katalysators erhöht wird.
Obwohl die an einem Katalysator befindliche Platinmenge
im allgemeinen unter 1 °/? des Gesamtgewichts des Katalysators liegt, bilden die Aufwendungen fur
das Platin wegen seines sehr hohen Preises einen sehr wesentlichen Teil des Kapitalaufwands, der fur ein;
Hydroreforming-Anlage erforderlich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuen Hydroreforming-Katalysator
zu schaffen, dessen Herstellungskosten geringer sind als die von bekannten Katalysatoren.
Weiterhin soll der Katalysator eine ausreichende Lebensdauer besitzen und den hydroformierten Produkten
eine erhöhte gleichbleibende Oktanzahl verleihen. Jl.
Der erfindungsgemäße Katalysator kann durch die folgenden Herstellungsschritte charakterisiert werden:
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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DE2006414B2 DE2006414B2 (de) | 1973-08-02 |
DE2006414C3 true DE2006414C3 (de) | 1974-02-28 |
Family
ID=9029098
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
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AT (1) | AT296939B (de) |
BE (1) | BE745703A (de) |
CA (1) | CA945131A (de) |
CH (1) | CH518735A (de) |
DE (1) | DE2006414C3 (de) |
FR (1) | FR2031984A5 (de) |
GB (1) | GB1278001A (de) |
NL (1) | NL148810B (de) |
SE (2) | SE354872B (de) |
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