DE2233022A1 - Verfahren zur herstellung von hydrospaltungskatalysatoren und ihre anwendung bei der herstellung hochviskoser schmieroele - Google Patents

Verfahren zur herstellung von hydrospaltungskatalysatoren und ihre anwendung bei der herstellung hochviskoser schmieroele

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DE2233022A1 DE19722233022 DE2233022A DE2233022A1 DE 2233022 A1 DE2233022 A1 DE 2233022A1 DE 19722233022 DE19722233022 DE 19722233022 DE 2233022 A DE2233022 A DE 2233022A DE 2233022 A1 DE2233022 A1 DE 2233022A1
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Description

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N.V., Den Haag, Niederlande
"Verfahren zur Herstellung von Hydrospaltungskatalysatoren und ihre Anwendung bei der Herstellung hochviskoser Schmieröle"
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 18 13 543.8)
Priorität: 7. Juli
, Grossbritannien, Nr. 31 848/71
Das Patent (Patentanmeldung P l8 13 54-3.8) bezieht sich auf
ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für hydrierende •Umwandlungen, das dadurch gekennzeichnet, ist, dass ein aus einem feuerfesten Oxid bestehendes Hydrogel bei einer Temperatur von mindestens 50 C mit einer wässrigen Lösung behandelt wird, welche eineoder mehrere lösliche Verbindungen eines oder mehrerer hydrierend wirkender Metallkomponenten enthält.
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Die Eignung von Katalysatoren für die Herstellung hochviskoser Schmieröle durch Hydrospaltung eines Gemischs schwerer Kohlenwasserstoffe hängt von ihren Temperaturanforderungen, ihrem Aromatenfesthaltevermögen und ihrer Selektivität ab, die wie folgt definiert sind. Unter, gegebenen Betriebsbedingungen und bei Verwendung eines gegebenen Äusgangsmaterials als Zuspeisung zur Herstellung eines Schmieröls mit einem vorbestimmten Viskositätsindex nach Entparaffinierung wird unter "Temperaturanforderung" die Temperatur verstanden, die zur Herstellung dieses Schmieröls angewendet werden muss? "Aromatenfesthaltevermögen" bedeutet den Aromatengehalt in diesem Schmieröl, bezogen auf den Aromatengehalt der Zuspeisung, und "Selektivität" die Ausbeute an diesem Schmieröl. Demgemäss sind Katalysatoren um so besser für die Herstellung hochviskosen Schmieröls durch Hydrospaltung geeignet, je niedriger ihre Temperaturanforderung und ihr Aromatenfesthaltevermögen und desto höher ihre Selektivität ist.
Es wurden schon eine Reihe von Katalysatoren für die Herstellung hochviskoser Schmieröle durch Hydrospaltung vorgeschlagen. In der Regel bestehen sie aus einem oder mehreren Metallen der Gruppen Via, Vila und/oder VIII des periodischen Systems der Elemente oder ihrer Sulfide oder Oxide auf einem aus einem oder mehreren Oxiden von Elementen der Gruppen II, III oder IV des periodischen Systems der Elemente bestehenden Trägermaterial. Ausserdem können diese Katalysatoren Promoter, wie Phosphor und Fluor enthalten.
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Eingehende Untersuchungen der Vorzüge von Katalysatoren der vorstehend genannten Art zur Herstellung eines hochviskosen Schmieröls durch Hydrospaltung führten zu dem Ergebnis, dass die meisten dieser Katalysatoren wegen ihrer verhältnismässig hohen Temperaturanforderungen und/oder ihres hohen Aromatenfesthaltevermögens und/oder ihrer verhältnismässig geringen Selektivität nur massig für diesen Zweck geeignet sind. Es wurde gefunden, dass die Wirkung dieser Katalysatoren in hohem Masse von der Art und Menge der Katalysatormetalle und der Art und Menge der Katalysatorträgermaterialien abhängt.
Weitere Untersuchungen von Katalysatoren der vorstehend beschriebenen Art zur Herstellung hochviskosen Schmieröls durch Hydrospaltung führten jetzt zu dem Ergebnis, dass Katalysatoren mit einer bestmöglichen Leistung durch Aufbringen einer oder mehrerer Verbindungen von Nickel, Kobalt, Molybdän und Wolfram auf ein Aluminiumoxid-Hydrogel mit anschliessendem Trocknen und Calcinieren des so erhaltenen Katalysators hergestellt werden können. Das als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Hochleistungskatalysatoren verwendete Aluminiumoxid-Hydrogel muss die Anforderung erfüllen, dass das nach seinem Trocknen und Calcinieren erhaltene Xerogel eine Dichte (nach Verdichtung) von 0,75 bis 1,6 g/ml und ein Porenvolumen von 0,15 bis 0,5 ml/g aufweist. Die Dichte (nach Verdichtung) des Xerogels ist als Quotient aus dem Gewicht einer bestimmten Xerogelmenge und dem Volumen dieser Xerogelmenge nach Verdichtung, die zweckmässigerweiee mittels eines elektrischen Vibrators durchgeführt werden kann, definiert. Die Metallverbindungen werden auf das Hydro-
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gel aus wässriger Lösung in ausreichender Menge zur Erzielung eines Gehalts dieser Metalle im fertigen Katalysator von 30 bis 65 Gewichtsprozent aufgebracht. Auf diese Weise hergestellte Katalysatoren zeigen bei der Herstellung hochviskosen Schmieröls durch Hydrospaltung eines Gemisches schwerer Kohlenwasserstoffe eine sehr geringe Temperaturanforderung und ein Behr geringes Aromatenfesthaltevermögen, sowie eine sehr hohe Selektivität.
Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Hydrospaltungskatalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, dass auf ein Aluminiumoxid-Hydrogel, das nach dem Trocknen und Calcinieren ein Xerogel mit einer Dichte (nach Verdichtung) von 0,75 bis 1,6 g/ml und einem Porenvolumen von 0,15 bis 0,5 ml/g ergibt, eine oder mehrere Verbindungen von Nickel, Kobalt, Molybdän und Wolfram aus wässriger Lösung in ausreichender Menge zur Erzielung eines Gehalts dieser Metalle im fertigen Katalysator von 30 bis 65 Gewichtsprozent nach Trocknen und Calcinieren des Katalysators aufgebracht wird.
Die Bezeichnung "Hydrogel" bedeutet in vorliegender Erfindung ·
* ein ungetrocknetes, üblicherweise etwa 60 bis 95 Gewichts- ·,
prozent Wasser enthaltendes Gel. j
Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Hochleistungskatalysatoren ist es ausschlaggebend, daes die als Ausgangsmaterial verwendeten Aluminiumoxide Aluminiumoxid-Hydrogele sind und
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dass die aus diesen Hydrogelen nach Trocknen an luft bei 12o°C . und Calcinieren an Luft bei 55O0G erhaltenen Xerogele die vorstehend genannten Eigenschaften aufweisen. Nicht als Hydrogel vorliegende Aluminiumoxide oder Aluininiumoxid-Hydrogele, deren nach Trocknen und Calcinieren erhaltene Aluminiumoxid-Xerogele nicht die vorstehend beschriebene Dichte (nach Verdichtung) und/oder das, vorstehend beschriebene Porenvolumen aufweisen, sind wegen der zu. hohen Temperaturanforderungen und/oder dem zu hohen Aromatenfesthaltevermögen und/oder der zu niedrigen Selektivität der aus ihnen erhaltenen Katalysatoren, nicht als Ausgangsmaterial für die Herstellung der erfindungsgemässen Katalysatoren geeignet. Aluminiumoxid-Hydrogele, die nach Trocknen und Calcinieren zu Aluminiumoxid-Xerogelen mit einer Dichte (nach Verdichtung) von 0,8 bis 1,6 g/ml und einem Porenvolumen von 0,15 bis 0,45 ml/g führen, werden bevorzugt als Ausgangsmaterial zur Herstellung der erfindungsgemässen Katalysatoren verwendet.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der erfindungsgemässen Katalysatoren geeignete Aluminiumoxid-Hydrogele können aus Aluminiumsalzen, wie Aluminiumsulfat, -niträt oder -acetat oder Natriumaluminat/durch Ausfällung hergestellt werden. Je nach dem verwendeten Aluminiumsalz enthält das Hydrogel bestimmte Ionen, wie Alkalimetall-, Sulfat-, Nitrat- oder Acetationen. Diese "Gegenioien" können durch Waschen vor dem Kontaktieren mit der wässrigen Lösung der Metallverbindung aus dem Hydrogel entfernt werden. Da. das Waschen.ein.es Hydrogels wegen der langsamen Filtrationsgeschwindigkeit oft ausserordentlich zeit-
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raubend ist, werden alle oder einige Waschstufen zur Entfernung dieser Gegenionen zurückgestellt, bis
(1) das Hydrogel mit der wässrigen Lösung der Metallverbindung kontaktiert worden ist,
(2) das erhaltene Produkt z.B. durch Extrudieren in eine bestimmte Form gebracht worden ist und
(3) 3 bis 60 Gewichtsprozent und vorzugsweise 5 bis 50 Gewichtsprozent des in dem geformten Produkt vorhandenen Wassers z.B. durch Erhitzen in Luft oder Stickstoff oder durch Evakuieren entfernt worden sind.
Wenn das Entfernen der vorstehend erwähnten Gegenionen auf diese Weise ausgeführt wird, können die erforderlichen Waschstufen und das Filtrieren sehr schnell durchgeführt werden.
Das Aufbringen der Metalle auf das Aluminiumoxid-Hydrogel wird vorzugsweise durch Kontaktierung des Hydrogels mit einer wässrigen Lösung der Metallverbindungen bei 5O°C in Gegenwart einer ausreichenden Wassermenge, um die nicht aufgebrachten Metallionen in Lösung zu halten, durchgeführt. Die Aufbringung der Metalle auf das Aluminiumoxid-Hydrogel wird vorzugsweise bei Temperaturen von 60 bis 25O0C durchgeführt. Bei Verwendung von Temperaturen oberhalb des Siedepunkts der wässrigen Lösung wird die Aufbringung vorzugsweise bei dem durch die Lösung selbst erzeugten Druck in einem Autoklaven durchgeführt. Die zur Aufbringung der Metalle aus einer wässrigen Lösung bei erhöhten Temperaturen auf das Hydrogel erforderliche Seit ist
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nicht, von Bedeutung, üblicherweise sind 1 bis 6 Stunden ausreichend.
Die erfindungsgemäss verwendeten Katalysatoren sollten 30 bis 65 Gewichtsprozent (als Oxide) eines oder mehrerer Metalle der Gruppe Nickel, Kobalt, Molybdän und Wolfram und vorzugsweise mindestens eines Metalls der Gruppe Nickel und Kobalt und mindestens eines Metalls der Gruppe Molybdän und Wolfram enthalten. Als Metalloxide gemäss der vorliegenden Erfindung werden NiO, CoO, MoO-* und WO-z verwendet. Vorzugsweise werden Katalysatoren verwendet, die 40 bis 60 Gewichtsprozent (als / Oxide) dieser Metalle enthalten. Insbesondere werden Katalysatoren verwendet, die eine Kombination von 10 bis 20 Gewichtsprozent (als Oxide) von nickel und 20 bis 40 Gewichtsprozent (als Oxide) von entweder Molybdän oder Wolfram enthalten. Nickel .und Kobalt sind zur Aufbringung auf das Hydrogel aus einer wässrigen Lösung der Nitrate oder Acetate dieser Metalle sehr geeignet. Zur Aufbringung von Wolfram auf das Hydrogel eignet sich vor allem eine wässrigen Lösung des meta- oder para-WolframatSj wie Ammonium-meta-Wolframat oder Ammonium-para-WcQframat. Für den vorliegenden Zweck geeignete Molybdänverbindungen sind Molybdate, Wie Ammoniummolybdat. Heteropolyverbindungen von Wolfram und Molybdän können ebenfalls verwendet werden.
Ausserdem enthalten erfindungsgemäss eingesetzte Katalysatoren vorzugsweise bis zu 10 Gewichtsprozent Fluor. Das fluor kann im Verlauf einer beliebigen Stufe der Herstellung des Katalysators auf diesen aufgebracht werden. Das Fluor kann auch durch
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in situ erfolgende Fluorierung des Katalysators in einer frühen Stufe/ ζ.Bo zu Beginn des Hydrospaltungsverfahrens
durchgeführt werden, bei welchem der Katalysator verwendet wird. Die in situ erfolgende Fluorierung des Katalysators kann durch Zusatz einer geeigneten Fluorverbindung zu dem gasförmigen und/oder flüssigen Zuspeisungsstrom erfolgen, der über den Katalysator geleitet wird. Die in dem erfindungsgemäss verwendeten Katalysator vorhandene Fluormenge beträgt vorzugsweise 1 bis 9 und insbesondere 1,5 bis 5 Gewichtsprozent. Weiter wird vorzugsweise mindestens ein Teil des im Katalysator vorhandenen Fluors und insbesondere eine Fluormenge von mindestens 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den fertigen Katalysator, auf das Aluminiumoxid aufgebracht, während sich dieses noch in Hydrogelform befindet. Die Aufbringung des Fluors auf das Aluminiumoxid-Bydrogel kann vor, während oder nach der Aufbringung der Metallverbindungen durchgeführt werden0 Vorzugsweise wird die Aufbringung des Fluors auf das Aluminiumoxid-Hydrogel durch Kontaktierung des Hydrogels mit einer wässrigen, eine geeignete Fluorverbindung enthaltenden Lösung durchgeführt. Insbesondere wird die Aufbringung von Fluor auf das Aluminiumoxid-Hydrogel zusammen mit der Aufbringung der Metalle durch Kontaktierung des Hydrogels mit einer wässrigen Lösung durchgeführt, die sowohl eine geeignete Fluorverbindung als auch die betreffenden Metallverbindungen enthält. Als Fluorverbindungen sind Ammoniumfluorid und Ammoniumbifluorid sehr geeignet. Wenn für das erfindungsgemässe Hydrospaltungsverfahren ein Katalysator mit einem Fluorgehalt von über . > 1,5 Gewichtsprozent erforderlich ist, kann die Herstellung des Katalysators zweckmässigerweise
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durch Aufbringung der gesamten erforderlichen Fluormenge auf das Aluminiumoxid-Hydrogel oder durch Aufbringung nur eines feili des erforderlichen Fluors (vorzugsweise einer zur Erreichung eines Fluorgehalts im fertigen Katalysator von mindestens 1,5 Gewichtsprozent ausreichenden Fluormenge) auf das Aluminium oxid-Hydrogel und Aufbringung der restlichen erforderlichen Fluormenge auf den Katalysator auf eine andere Weise, wie z*B# durch in situ «fluorierung, durchgeführt werden.
Metalle können im Katalysator entweder als solche oder als Metalloxide oder Metallsulfide vorliegen« Die Katalysatoren werden Vorzugsweise in ihrer sulfidischen Form verwendet« Me Sulfidierung der Katalysatoren kann durch ein "beliebiges bekanntes Verfahren zur Katalysatorsulfidierung durchgeführt werden* ζ *B.kann die Sulfidierung durch Kontaktierung der Kata-•lysatoren mit einem Schwefel enthaltenden Gas, wie z.B. einem Gemisch aus Wasserstoff und Schwefelwasserstoff, einem Gemisch aus wasserstoff und Schwefelkohlenstoff oder einem Gemisch aus Wasserstoff Und einem Mercaptan, wie Bütylmeroaptan, durchgeführt werden. Me Sulfidierung kann ausserdem durch Kontaktierung des Katalysators mit Wasserstoff und einem Schwefel enthaltenden Kohlenwasserstofföl, wie einem Schwefel enthaltendem Kerosin oder Gasöl, durchgeführt werden.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung erfindungsgemässer Schmieröle geeignete Gemische schwerer Kohlenwasserstoffe werdenvorzugsweise paraffinöse Schmierölfraktionen verwendet, die aus der Niederdruckdestillation von Rückständen aus der bei Atmos-
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phärendruck erfolgenden Destillation paraffinischer Rohöle und/oder den aus diesen paraffinösen Seftmierölfraktlonen abgetrennten Paraffinen und/oder den aus diesen paraffinösen Schmier-Ölfraktionen durch Hydrospaltung abgetrennten Paraffinen erhalten worden sind. Beispiele solcher
paraffinöser Schmierölfraktionen sind paraffinöse Spirtdelöl-(SO)-Destillate und paraffinöse Spindelölraffinate, paraffinöse leichte Maschinenöl (LMO)-Destillate und paraffinöse leichte Maschinenölraffinate, paraffinöse mittlere Maschinenöl (MMO)-Destillate und paraffinöse mittlere Maschinenölraffinate, entbitumenierte Öle, paraffinöse Brightstocks und paraffingatsch von Spindelöl, leichtem Maschinenöl, mittlerem Maschinenöl, entbitumeniertem Öl und Brdghtstock; . Gemische einer oder mehrerer Schmierölfratetionen aus dem Destillat und/oder einer oder mehrerer Schmierölfraktioneti aus dem Rückstand und/ oder eines oder mehrerer Paraffingatsehe können ebenfalls als Ausgangsmaterial zur. Herstellung von erfindungsgemässeni Schmieröl verwendet werden. Sehr gute Ergebnisse werden bei Verwendung nachstehender Gemische schwerer Kohlenwasserstoffe als Ausgangsmaterialien erzielt: einem entbitumenierten öl, einem Spindelöl-Paraffin-gatsch , einem leichten Maschinenöl-Paraffingatsch , einem mittleren Maschinenöl-Parafftr-gatsch und einem Brightstock-Paraffingat.sch.
Die Hydrospaltung eines Gemisches aus schweren Kohlenwasserstoffen zur Herstellung eines erfindungsgemassen hochviskosen Schmieröls wird durch Kontaktieren des Gemisches aus schweren Kohlenwasserstoffen mit dem vorzugsweise in einem oder mehreren Betten iti Teilchen mit einer Teilchengrösse zwischen 0,5 und 3 mm vorliegenden Katalysator bei erhöhten Temperaturen und
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Drücken in Anwesenheit von Wasserstoff durchgeführt. Geeignete Hydrospaltuugsbedingungen sind: eine Temperatur von 525 bis 45O°C, Drücke von 10 bis 250 bar, ein Wasserstoff/Zu-Bpeisungsverhältnis von 100 bis 5000 Normalliter Wasserstoff pro kg Zuspeisung und eine Raumströmungsgeschwindigkeit von 0,2 bis 5,0 kg Zuspeisung pro Liter Katalysator pro Stunde. Vorzugsweise werden nachstehende Bedingungen verwendet..: eine Temperatur von 350 bis 4-250C, Drücke von 25 bis 200 bar, ein Wasserstoff/Zuspeisungs-Molverhältnis von 500 bis 2500 Normalliter Wasserstoff pro kg Zuspeisung und eine RaumströmungsgeBchwindigkeit von 0,5 bis 1,5 kg Zuspeisung pro Liter Katalysator pro Stunde.
Durch dae erfindungsgemässe Verfahren hergestellte Schmieröle weisen einen niederen Aromatengehalt auf. Schmieröle mit einem "noch niedrigeren Aromatengehalt können mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden, wenn das Produkt aus der Hydrospaltungsstufe zuletzt noch einer Hydrierungsstufe unterworfen wird. Diese Hydrierung kann durch Kontaktierung des aus der Hydrospaltung erhaltenen Produkts mit einem Hydrierungskatalysator bei erhöhtem Druck und erhöhten Temperaturen in Anwesenheit von Wasserstoff durchgeführt werden. Der bei dieser Hydrierung verwendete Druck, die verwendete Raumströmungsgeschwindigkeit und Gasgeschwindigkeit können denen der Hydro-Spaltungsstufe entsprechen. Die bei dieser Hydrierung verwendete Temperatur beträgt vorzugsweise von 225 bis 400 und insbesondere zwischen 275 und 3750C. Die dabei verwendete Temperatur sollte mindestens 25°C unter der bei der Hydrospaltungestufe verwen-
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deteti Temperatur liegen. Für diese Hydrierung geeignete Katalysatoren bestehen aus einem oder mehreren Metallen der Gruppen Via und/oder VIII des periodischen Systems der Elemente auf einem Trägermaterial.
Das aus dem Hydrospaltungsreaktor, oder bei Anwendung einer anschliessenden Hydrierung aus dem Hydrierungsreaktor ausfliesßende Produkt wird abgekühlt und in ein wasserstoffreiches Gas und ein flüssiges Produkt aufgetrennt. Das flüssige Produkt· enthält Kohlenwasserstoffe mit einem unter dem Siedepunkt des Schmieröls liegenden Siedepunkt und Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt im vorgenannten Bereich. Die niedriger siedenden Kohlenwasserstoffe werden von dem höher siedenden Rückstand vorzugsweise durch fraktionierte Destillation abgetrennt. Die Trennpunkte bei dieser Destillation werden vorzugsweise . "so gewählt, dass der höher siedende Rückstand einen Anfangssiedepunkt von 350 bis 55O0C aufweist. Ausser Schmierölkomponenten mit ausgezeichneten Eigenschaften enthält dieser Rückstand im allgemeinen bei Raumtemperatur feste Normalparaffine, die dementsprechend einen nachteiligen Einfluss auf den wPour Point" des Schmieröls ausüben. Zur Herstellung eines geeigneten Schmieröls aus diesem Rückstand wird deshalb vorzugsweise eine Entparaffinierung dieses Rückstands durchgeführt. Die Entparaffinierungsbehandlung kann auf beliebige Weise durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Entparaffinierung mittels Methyläthylketon und Toluol bei Temperaturen zwischen -10 und -400C und bei einem Lösungsmittel/Öl-Volumenverhältnis von 1:1 bis 10 : 1 durchgeführt. Um die Schmierölausbeute
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zu erhöhen, wird vorzugsweise zumindest ein Teil des abgetrennten Paraffins wieder in den Hydrospaltungsreaktor zurückgeleitet
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Fünfzehn für die Verwendung beim erfindungsgemässen Hydrospaltuugsverfahren geeignete Katalysatoren (Katalysatoren 1 bis 15) werden wie folgt hergestellt;
Katalysatoren 1 bis 7
Ein Mischbehälter wird gleichzeitig mit einer Lösung von 735 g
Al(NO,), · 9 H2O in 7,5 Liter Wasser und"700 ml auf 7,5 Liter verdünntem 25prozentigen Ammoniak beschickt und dabei ein pH-Wert von 9 aufrechterhalten. Das so erhaltene AIuminiumoxid-Hydrogel wird filtriert und fünfmal mit jeweils .7,5 Liter destilliertem Wasser gewaschen. Das aus diesem Hydrogel nach !Trocknen und Calcinieren erhaltene Xerogel weist eine Dichte (nach Verdichtung) von 0,75 bis 1,6 g/ml und ein Porenvolumen von 0,15 bis 0,5 ml/g auf. . . ■ .
Katalysator 1 wird wie folgt hergestellt :
152 g. , Ni(NO,)p · 6 H2O, 83,4 g Ammoniummetawolframat und 50 g NHJP11KE1 werden in 1100 ml destilliertem Wasser gelöst, .
wird
und der pH-Wert der Lösung/mittels 25prozentigen Ammoniake auf 6,5 eingestellt. Das vorstehend erwähnte Aluminiumoxid-Hydrogel wird mit dieser Lösung vermischt. Das Gemisch wird auf 800C erhitzt. Diese !temperatur wird 5 1/2 Stunden lang unter Rühren aufrechterhalten* Das Gel wirdabfiltriert, extrudiert,
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bei 12O0G getrocknet und 3 Stunden lang an Luft bei 5000C calciniert (Katalysator 1).
Die Katalysatoren 2 bis 7 werden im wesentlichen auf die gleiche Art und aus dem gleichen Aluminiumoxid-Hydrogel wie Katalysator 1 hergestellt. Die Zusammensetzungen und die Eigenschaften der Katalysatoren 1 bis 7 sind in Tabelle I angegeben.
Katalysatoren 8 bis 14
Durch gleichzeitiges Zusammengeben von einer Lösung mit 37 g/l Al2(SO2^)3 · 18 H2O und einer Lösung mit 30 g/l NaAlO2 zu 10 1 destilliertem Wasser unter Aufrechterhaltung eines pH-Werts von 9 wird ein Aluminiumoxid-Hydrogel hergestellt. Es werden etwa 5 Liter jeder Lösung verwendet. Während des etwa 40 Minuten dauernden Zugebens wird gründlich gerührt. Das Hydrogel wird abfiltriert und mit 19 1, einige Tropfen Schwefelsäure enthaltendem, destilliertem Wasser gewaschen. Das aus diesem Hydrogel nach Trocknen und Calcinieren erhaltene Xerogel weist eine Dichte (nach Verdichtung) von Of87 g/ml und ein Porenvolumen von 0,28 ml/g auf.
Katalysator 8 wird durch Aufschlämmen des gewaschenen Aluminiumoxid-Hydrogel-Filtergutes in· einer 117 g Ni(CH,COO) · 4 Hgp, 75,8 g Ammoniummetawolframat und 27,2 g NH.1"HP in einem Liter Wasser enthaltenden Lösung hergestellt. Der pH-Wert wird mit Ammoniak auf 6,5 eingestellt und das Gemisch 6 Stunden lang unter Rühren auf einer Temperatur von 200C gehalten. Das Hydrogei wird abfiltriert, mit 1200 ml destilliertem Wasser gewaschen,
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bei 115°C getrocknet und 3 Stunden lang bei 55O°C calciniert
Katalysator 9 wird im wesentlichen auf die gleiche Weise und aus dem gleichen Aluminiumoxid-Hydrogel wie Katalysator 8 hergestellt, die bei der Aufbringung der Metalle und des Pluorids auf das Hydrogel angewendete Temperatur beträgt jedoch 800C.
Die Katalysatoren 10 bis 14 werden im wesentlichen auf die gleiche Art und aus dem gleichen Aluminiumoxid-Hydrogel wie Katalysator 9 hergestellt. Katalysator 13 enthält statt Wolfram Molybdän. Die Katalysatoren 10, 11 und 12 weisen . mittle-
re Porendurchmesser von 52,71 bzw. 83 A auf. Die Zusammensetzungen und Eigenschaften der Katalysatoren 8 bis 14 sind in Tabelle I angegeben.
Katalysator 15 '
Bin Aluminiumoxid-Hydrogel wird durch Zusatz von 2,4 1 Natriumalumina ti ö sung (61 g/l) zu 2,5 1 Aluminiumsulfatlösung (74 g/l) unter kräftigem Rühren hergestellt. Der pH-Wert steigt von etwa 3 auf etwa 9 und wird dann durch Zusatz von 240 ml 3 molarer Ammoniaklösung auf 10 eingestellt. Das Hydrogel wird abfiltriert und mit 8 g Wasser pro g Aluminiumoxid gewaschen. Das nach Trocknen und Calcinieren dieses Hydrogels erhaltene Xerogel weist eine Dichte (nach Verdichtung) von 0,87 g/ml und ein Porenvolumen von 0,39 ml/g auf. Katalysator 15 wird durch Kontaktieren des Hydrogels bei 800C mit einer 117 g * 4H2O, 76 g Ammoniummetawolframat und 27 g NH .P · HF
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in 11 Wasser enthaltenden Lösung hergestellt. Das Hydrogel wird abfiltriert und mit 10 g destilliertem Wasser pro g
Aluminiumoxid gewaschen. Das Piltergut wird extrudiert und bei 1200C 2 Stunden läng getrocknet. Es werden 20 $ des enthaltenen Wassers entfernt. Die teilweise getrockneten Extrudate
werden dann 4 Waschbehandlungen mit jeweils 8 g destilliertem Wasser pro g Aluminiumoxid unterworfen und dann zweimal, mit
jeweils 8 g verdünntem Ammoniak (pH 10) pro g Aluminiumoxid gewaschen« Zuletzt wird das Produkt mit 8 g destilliertem Wasser pro g Aluminiumoxid gewaschen. Diese Waschstufen können
sehr schnell durchgeführt werden. Nach der Waschbehandlung
wird das Produkt getrocknet und calciniert (Katalysator 15). Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Katalysators 15 sind in Tabelle I angegeben.
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Tabelle I
Kataly
sator
Nr. ·
*) Nickel
gehalt
(als NiO),
Gewichts
prozent
0 Wolfram
gehalt
(als Wo,
Gewichts
prozent
Fluor— _
gehalt,
Gewichts
prozent
Ober
fläche,
m /g
6 Poren
volumen ,
ml/g
VjJ Dichte
des
Xerogels
(nach
Ver-
dichtgl),
g/ml
1 18, 0 35,6 7,8 96, 0 0,18
• 2 15, 9 •37,6 2,1 169, 5 0,26
3 18, 9 35,3 4,5 112, 0 0,21 " 1,2
4 18, 9 35,3 4,0 174, 3 0,23 1,08
5 16, 0 36,3 3,7 130, 0 0,21 1,1
6 15, 9 37,8 5,7- 84, 0 0,19 1,25
7 18, 9 35,5 4,6 88, 0,22 1,2
8 8, 0 34,0 7,7 ■ 0,23 1,32
• 9 15, 0 32,9 7,7 0 0,25 1,25
10' H1 0 34,0 1,8 143, 0 0,252
11 14, 0 34,0 4,0 140, 0 0,249
12 14, 0 34,0 7,4 119, 0,247
13 14, 4 28,5 * 8,0 0 0,26 1,16
14 13, 7 33,1 7,5 . 113, 0,24 1,26
15 12, 32,7 8,0 s MoC 0,27 1,23
Molybdätigehalt des Katalysator vs(al
209882/ 1210
Beispiel 1
Die Temperaturanforderungen, das Aromatenfesthaltevermögen und die Selektivitäten der erfindungsgemässen Katalysatoren 1 und 2 und der sechs, nicht erf indungsgemässen Katalysatoren A "bis P werden in Versuchen, bei denen höher als 375 C siedende Schmieröle mit einem Viskositätsindex von 128 nach Entparaffinierung bei -2O0C durch Hydrospaltung hergestellt werden, verglichen.
Die Katalysatoren A "bis P weisen die folgerden Zusammensetzungen auf :
A: 0,6 Gewichtsprozent Pt auf SiO2/ZrO2 50/50 B: 3>4 Gewichtsprozent NiO; 16,6 Gewichtsprozent MoO-,; 3,7 Gewichtsprozent Pp^R
C: 2,2 Gewichtsprozent NiOj 26,0 Gewichtsprozent WO,;
1.8 Gewichtsprozent P auf Al2O,
D: 2,4 Gewichtsprozent NiOj 18,0 Gewichtsprozent MoO,
1.9 Gewichtsprozent P auf AIpO,
E: 2,2 Gewichtsprozent NiO; 26,7 Gewichtsprozent WO-, auf SiO2Al2O5 80/20
P: 4,5 Gewichtsprozent NiO; 23,8 Gewichtsprozent WO, auf AIpO,
Die Hydrospaltungsversuche werden bei den nachstehenden Bedingungen durchgeführt : Zuspeisung; Entbitumeniertes Mittel-Ost-Rohöl·, Viskositätsindex des entbitumenierten . Öls nach Entparaffinierung bei -300C: 78; Viskositätsindex des entbitumenierten Öls nach Entparaffinierung bei -200C : 81·, Schwefel-
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gehalt ι 2,5 Gewichtsprozent; Stickstoffgehalt : 0,078 Gewichtsprozent; Aromatengehalt (nach Entparaffinierung bei -200C) 100 mMol/100 g; Drucks 150 bar; Flüssigkeits-Raumströmungsgeschwindigkeit: 1 l/l'h; Gasgeschwindigkeit j 2000 Nl/1-
Die Katalysatoren werden in sulfidischer Form verwendet. Die Sulfidierung der Katalysatoren wird durch 5 stündiges Kontaktieren der Katalysatoren mit einem Gemisch aus Wasserstoff und Schwefelwasserstoff in einem Volumenverhältnis von 7 : 1 bei einer Temperatur von 375°C und einem Druck von 10 kg/cm durchgeführt. Die Entparaffinierung wird mit einem Gemisch von Methyläthylketou und Toluol in einem Verhältnis, von -1 : 1 durchgeführt. .--..·
Ein Hochleistungskatalysator sollte bei diesen Versuchen eine Temperaturanforderung von höchstens 42O0C, ein Aromatenfesthal-
höchstens
tevermögen von/30 # und eine Selektivität von mindestens 40 Gewichtsprozent aufweisen.
Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle II angegeben.
209882/1210
Tabelle II
Geprüfter
Katalysator
Tempera
turanfor
derung,
0C
Selekti
vität, <fo
(bezogen
auf die
Zuspeisung
Eigenschaften des
Schmieröls
Aromaten-
gehalt,
mMol/100 g
Aromaten-
festhal-
tevermö-
gen, -
.1
403 43 Vk bei
^8,90C,
CoSt.
14 14
1 414 46 9,5 23 "" 23
2 440 ■56 9,5 80 80
A ·) 433 58 9,0 47 47
B 426 43 8,0 35 35
C 424 43 9,1 35 35
D 421 40 8,8 40 40
E 435 38 8,6 53 - 53
P 8,1
*) Mit den bei diesem Versuch verwendeten Bedingungen kann mit Katalysator A kein Schmieröl mit einem Viskositätsindex von 128 hergestellt werden. Die in .der Tabelle aufgeführten Werte für den Katalysator A beziehen sich auf die Herstellung eines Schmieröls mit einem Viskositätsindex von 112.
Die in Tabelle -II aufführten Werte zeigen, dass die erfindungsgemässen Katalysatoren 1 und 2 den Anforderungen an einen Hochleistungskatalysator für die Herstellung eines VHVI-Schmieröls durch Hydrospaltung entsprechen, während die nicht erfindungsgemäss hergestellten Katalysatoren A bis P mindestens zwei
- Anforderungen nicht entsprechen.
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Beispiel 2
Die Temperaturanforderungen, das Aromatenfesthaltevermögen und die Selektivitäten der erfindungsgemässen Katalysatoren 3 bis 7 und des nicht erfindungsgemässen Katalysators B (vergl. Beispiel 1) werden in Versuchen zur Herstellung von höher als 40O0C siedenden Schmierölen mit einem Viskositätsindex von 130 nach Entparaffinierung bei -300C durch Hydrospaltung verglichen.
Die Versuche werden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Zuspeisung war ein eutbitumeniertes Mittel-Ost-Rohöl mit folgenden Eigenschaften : Viskositätsindex nach Entparaffinierung bei -300C : 77 Schwefelgehalt :. 2,1 Gewichtsprozent Stickstoffgehalt: 0,063 Gewichtsprozent Aromatengehalt (nach Entparaffinierung bei -300C): 135 mMol/i00g föraffingehalt ■ (Entparaffinierungstemperatur -300C) : 19 Gew.^o
Bei diesen Versuchen sollte ein Hochleistungskatalysator eine Temperaturanforderung von höchstens 42O0C, ein Aromatenfesthaltevermögen von höchstens 30 $> und eine Selektivität von mindestens -35 Gewichtsprozent aufweisen.
Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle III angegeben.
209882/1210
Tabelle III
Geprüf
ter Ka
Tempe-
ratur-
anfor-
derung,
0C
Selek
tivi
tät,
Gew.$,
"bezo
gen
auf die
Zuspei-
sung
Eigenschaften do
Schmieröls
Aroma-
t en
gehalt ,
Mol/100g
Paraffingehalt
des oberhalb
4000C sieden
den Produkts
nach Entparaf
finierung bei
-300C mit Cal
cinieren der
nicht entparaf
finieren Zu-
Ar o-'
maten-
fest-
halte-
vermö-
gen,
*
talysa
tor
Vkbei
98,90C,
c. St.
speisung,
Gewichts-
Prozent
407 36 10 9,5 7
3 410 35 10,0 12 10,0 9
4 410 38 9,6 11 12,0 8
5 405 40 9,6 8 10,5 6
6 404 39 9,6 8 13,0 6
7 435 25 10,0 45 14,5 33
B 8,2
Die in Tabelle III aufgeführten Werte zeigen, dass die erfindungsgemässen Katalysatoren 3 bis 7 den Anforderungen an einen Hochleistungskatalysator zur Herstellung von VHYI-Schmieröl durch .Hydrospaltung entsprechen , während der nicht erfindungsgemässe Katalysator B allen drei Anforderungen nicht entspricht. Die Werte in Tabelle III zeigen weiter, dass mit den Katalysatoren 3 his 7 eine bessere Paraffinumwandlung als mit Katalysator B erhalten wird.
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Beispiel 3
Der Katalysator 3 wird zur Herstellung eines Schmieröls aus Spindelöl-, Leichtmaschinenöl-, Mittelmaschinenöl- und Brightstock-Paraffingatsch . durch Hydrospaltung verwendet. Die Paraffin gatsche entstammen einem Mittel-Ost-Rohöl. Die Versuche werden im wesentlichen unter, den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Eigenschaften der Paraffingatsche die Hydrospaltungs- und Aufarbeitungsbedingungen, soweit sie von den in Beispiel 1 ^3r\rundeten abweichen, und die Eigenschaften des hergestellten Schmieröls sind in Tabelle IV. angegeben.
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Tabelle IV
Zuspeisung 9 f Spindelöl-
paraffin-
gatsch
0C) \littel-
maschi-
nenöl-
Paraffin-
gatsch
Bright-
stock-
Paraffin-
gatsch
Eigenschaften der ng) 42
Zuspeistung 141
Schwefelgehalt, Gew.^ 0,18 3,5 0,41 0,66
Stickstoffgehalt, -16
Gewo# 0,00075 ι Q a a 7 I 1 2 ' υ,0026 0,0068
ölgehalt, Gew„$
Viskositätsindex des in
der Zuspeisung vorhande
nen Öls
18
107
jeicht-
maschinen-
dl-Paraf-
fingatsch
29
97
21
98
V-. des in der Zuspei
sung vorhandenen Öls,
(98,9°C); c.St. 5,2 0,25 13,2 35
Hydrospaltungs- und
Aufarbeitungsbedin 0,0015
gungen 16
100
Hydrospaltungstempe
ratur, 0G 365 375 400
Flüssigkeits-Raumströ-
mungsgeschwindigkeit,
1/1-h,
Top-Temperatur, 0C
Produkteigenschaften(nach
370 8,8 400 1,2
400
Entparaffinierung bei -30
Ausbeute, Gew.^,
(bezogen auf die Zuspeisu
33 32
Viskositätsindex 147 147
k(98,9°C), c.St. 6,7 7,8
Pourpoint, 0C 375 -13 -18
400
35
150
5,1
-15
ü

Claims (21)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Hydrospaltungskatalysators,
nach Patent (Patentanmeldung P l8 13 5^3·8),
dadurch gekennzeichnet , dass auf ein Aluminiumoxid-Hydrogel, das nach dem Trocknen und Calcinieren ein Xerogel mit einer Dichte (nach Verdichtung) von 0,75 "bis 1,6 g/ml und einem Porenvolumen von 0,15 bis 0,5 HÜ/ g ergibt, eine oder mehrere Verbindungen von Nickel, Kobalt, Molybdän und/oder Wolfram aus wässriger Lösung in ausreichender Menge zur Erzielung eines Gehalts dieser Metalle im fertigen Katalysator von 30 bis 65 Gewichtsprozent nach Trocknen und Calcinieren des Katalysators aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
verwendet wird,
als Aluminiumoxid-Hydrogel ein Hydrogel / das nach Trocknen und Calcinieren ein Xerogel mit einer Dichte (nach Verdichtung) von 0,8 bis 1,6 g/ml und einem Porenvolumen von 0,15 bis 0,45 ml/g ergibt.
3· Verfahren nach Anspruch 1· oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel nach Kontaktierung mit der wässrigen Metallvei'bindungslösung geformt, teilweise bis zur Entfernung von 3 bis 60 Gewichtsprozent und vorzugsweise 5 bis 50 Gewichtsprozent des im geformten Produkt vorhandenen Wassers getrocknet wird und anschliessend die während der Herstellung zum Hydrogel zugesetzten Gegenionen durch Waschen entfernt werden»
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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalle auf das Aluminiumoxid-Hydrogel bei einer Temperatur von oberhalb 50°C in Anwesenheit einer solchen Wassermenge aufgebracht werden, die ausreicht, um die nicht aufgebrachten Metallionen in Lösung zu halten.
5. Verfahren nach Anspruch K1 dadurch gekennzeichnet, dass die Metalle auf das Aluminiumoxid-Hydrogel bei einer Temperatur von 6O bis 250 C aufgebracht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ,^kennzeichnet, dass eine solche Menge eines oder mehrerer Metalle aus der Gruppe Nickel, Kobalt, Molybdän und Wolfram auf das Aluminiumoxid-Hydrogel aufgebracht wird, dass' der Katalysator 40 bis 60 Gewichtsprozent dieser Metalle, ausgedrückt als Metalloxide, enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Katalysator verwendet wird, der mindestens ein Metall aus der Gruppe Nickel und Kobalt und mindestens ein Metall aus der Gruppe Molybdän und Wolfram enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass ein Katalysator verwendet wird, der 10 bis 20 Gewichtsprozent, ausgedrückt.als Oxid, an Nickel und 20 bis 4θ Gewichtsprozent, ausgedrückt als Oxide, von entweder Molybdän oder Wolfram enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Katalysator verwendet wird, der bis zu 10 Gewichtsprozent Fluor enthält.
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10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass ein
Katalysator verwendet wird, der 1 bis 9 und vorzugsweise 1,5 bis 5 Gewichtsprozent-Fluor enthält.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
ein Katalysator verwendet wird, auf den dass/ zumindest ein Teil des im Katalysator vorhandenen Fluors und vorzugsweise weniger als 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den fertigen Katalysator, auf das noch-in Hydrogelforra vorliegende Aluminiumoxid aufgebracht worden sind.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet^ dass die Aufbringung des Fluors auf das Aluminiumoxid-Hydrogel durch Kontaktierung des Hydrogels mit einer wässrigen Lösung einer Fluorverbindung durchgeführt wird.
13- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung des Fluors auf das Aluminiumoxid-Hydrogel zusammen mit der Aufbringung der Metalle durch Kontaktierung des Hydrogels mit einer wässrigen, sowohl die Fluorverbindung als auch die Verbindungen der betreffenden Metalle enthaltenden Lösung aufgebracht wird.
14. Verfahren zur Herstellung hochviskoser Schmieröle durch Hydrospaltung, dadurch gekennzeichnet, dass dabei ein nach Anspruch 1 bis 13 hergestellter Hydrospaltungskatalysator verwendet wird.
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15· Verfahren nach Anspruch·14, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator in seiner sulfidischen Form verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich das für die Hydrospaltung verwendete Gemisch schwerer Kohlenwasserstoffe aus einem oder mehreren paraffinösen Schmierölfraktionen, die aus der Niederdruckdestillation von Rückständen aus der bei Atmosphärendruck erfolgenden Destillation paraffinischer Rohöle und/oder einem oder mehreren aus diesen paraffinösen Schmierölfraktionen abgetrennten Paraffinen und/oder einem oder mehreren aus diesen paraffinösen Schmierölfraktionen durch Hydrospaltung abgetrennten Paraffinen erhalten worden sind,, zusammensetzt.
17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Hydrospaltung verwendete Gemisch schwerer Kohlenwasserstoffe ein entbitumeniertes öl, ein Spindelöl, paraffingatsch, ein Leichtmaschinenöl-Paraffingatsch, ein Mittelmaschinenöl-Paraffingatsch bzwo ein Brightstock-Paraffingatsch ist.
18. Verfahren nach Anspruch 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrospaltung bei Temperaturen von 325 bis 450 und vorzugsweise von 350 bis 425°C, Drücken von 10 bis 250 bar und vorzugsweise von 25 bis 200 bar, einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 0,2 bis 5,0 und vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 kg Zuspeisung pro Liter Katalysator pro Stunde und einem Wasserstoff-Zuspeisungsverhältnis von 100 bis 5000 und vorzugsweise von 500 bis 2500 Nl Wasser-
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stoff pro kg Zuspeisung durchgeführt wird»
19. Verfahren nach Anspruch 14 Ms 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch schwerer Kohlenwasserstoffe einer Hydrospalt-ung und das Produkt dieser Hydrospaltung anschliessend einer Hydrierung unterzogen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung "bei Temperaturen von 225 bis 400 und vorzugsweise von 275 bis 375 G, jedoch "bei einer mindestens um 250C unter der in der Hydrospaltungsstufe herrschenden Temperatur liegenden Temperatur durchgeführt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19» dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrierungskatalysator aus einem oder mehreren Metallen der Gruppe Via und/oder einem oder mehreren Metallen der Gruppe VIII des periodischen Systems der Elemente auf einem Träger besteht.
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