DE2236508A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF ARYL-SUBSTITUTED NORMAL PARAFFINS - Google Patents
PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF ARYL-SUBSTITUTED NORMAL PARAFFINSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von arylsubstituierteri Normalparaffinen und insbesondere eine Verbesserung bei einer Arbeitsweise zur Herstellung von arylsubstltuierten Normalparaffinen, bei der ein η-Paraffin an einem Dehydrierkatalysator dehydriert wird, das sich ergebende n-Paraffin/Monoolefin-Gemisch mit einer monocyclischen aromatischen Verbindung alkyliert wird und ein aus dem Ausfluß der Alkylierung zurückgewonnener ri-Paraffinstrom zu de.r Dehydrierunqsreaktion zurückgeführt wird.The invention relates to a process for the preparation of aryl-substituted normal paraffins and in particular an improvement in a procedure for the production of aryl-substituted normal paraffins in which an η-paraffin is present a dehydrogenation catalyst is dehydrated, the resulting n-paraffin / monoolefin mixture with a monocyclic aromatic Compound is alkylated and a paraffin stream recovered from the effluent from the alkylation is used for the dehydrogenation reaction is returned.
Ein schwerwiegendes Problem in bevölkerungsreichen Gebieten der ganzen Erde ist die Beseitigung von Abwässern, die V/asch- oder Reinigungsmittel oder ähnliche oberflächenaktive Substanzen (Detergentien; nachstehend als Waschmittel bezeichnet) enthalten. Dieses Abfallbescitigungsproblem ist besonders ausgeprägt im Falle von Wa«chrni tteln, die eine AlkylarylstrukturA serious problem in densely populated areas around the world is the disposal of sewage that V / ash or cleaning agents or similar surface-active agents Substances (detergents; hereinafter referred to as detergents) contain. This waste disposal problem is particular pronounced in the case of wafers which have an alkylaryl structure
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im Kern des Moleküls aufweisen. Diese Waschmittel erzeugen stabilen Schaum in hartem und weichem Wasser in solchen Mengen, daß der Schaum Abwasserbehandlungseinrichtungen verstopfen kann und häufig in so großen Konzentrationen auftritt, daß er die für eine ausreichende biologische Einwirkung bei der Abwasserbehandlung erforderlichen Bakterien zerstört. Eine Gruppe der hauptsächlichen schädlichen Substanzen dieses Waschmitteltyps sind die Alkylarylsulfonate, die in Gegensatz zu den Fettsäureseifen nicht ausfallen, wenn sie mit Calcium- oder Magnesiumionen enthaltendem harten Wasser in Berührung kommen. Weiterhin bleiben, da diese Verbindungen nur teilweise biologisch abbaubar sind, diese Waschmittel in Lösung und werden in weitgehend unveränderter Form durch die Abv/asserbehandlungsanlage hindurchgeschleppt. Infolge der Schaumbildungsneigung, insbesondere bei Mischvorgängen mit Belüftungseinrichtungen und Rührern, gelangen große Mengen dieser Waschmittel aus Abwasseraufbereitungsanlagen in Flüsse und Ströme, wo sich die Anwesenheit der Waschmittel durch große Schaumhaufen auf der Oberfläche dieser Gewässer zeigt. Andere, Schwierigkeiten mit sich bringende Verbindungen derartiger Waschmittel sind die polyoxyalkylierten Alkylphenole und die Alkylphenol-polyoxyalkylamine. Diese synthetischen Waschmittel - stören auch den anaeroben Abbauvorgang anderer Substanzen, z.B. von Schmierfetten,- und verstärken somit weiter die Verschmutzung, die durch derartige Waschmittel enthaltende Ausflüsse von Abwa«! se ran lagen verursacht wird. Diese verdünnten Waschmittellösungen treten häufig in Grundwasserströme ein und gelangen damit in Grundwasservorräte, aus denen viele Städte ihren Wasserbedarf decken, so daß die Waschmittel auf Alkylarylbasis schließlich in das Wasser gelangen, das für die Versorgung der Bevölkerung in Haushalten, Fabriken, Krankenhäuj sern, Schulen u. dgl. herangezogen wird.have in the core of the molecule. These detergents produce stable foam in hard and soft water in such quantities that the foam can clog sewage treatment facilities and often occurs in concentrations so high that it destroys the bacteria necessary for adequate biological action in wastewater treatment. A group of The main harmful substances of this type of detergent are the alkylarylsulfonates, which in contrast to the fatty acid soaps don't fail when using calcium or magnesium ions hard water containing it. Furthermore, since these compounds are only partially biodegradable these detergents are in solution and are dragged through the waste water treatment plant in largely unchanged form. As a result of the tendency to foam, especially when mixing with ventilation devices and stirrers, get there Large quantities of these detergents from sewage treatment plants in rivers and streams, where there is the presence of the Detergent shows through large piles of foam on the surface of these bodies of water. Other difficult connections Such detergents are the polyoxyalkylated alkylphenols and the alkylphenol-polyoxyalkylamines. These synthetic Detergents - also interfere with the anaerobic degradation process of other substances, e.g. lubricating greases - and thus intensify furthermore the pollution caused by such detergent-containing discharges of waste! se ran lay is caused. These Dilute detergent solutions often enter groundwater streams and thus get into groundwater supplies, many of which Cities meet their water needs so that the alkylaryl-based detergents eventually end up in the water intended for the Supplying the population in households, factories, hospitals, schools and the like is used.
Es ist festgestellt worden, daß die biologische Ab-It has been found that the biological deficiency
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baubarkeit des letztlich verwendeten Waschmittels weitgehend von der Arylalkylverbindung abhängt, die für die Herstellung des Waschmittels benutzt wird. Insbesondere hat sich gezeigt, daß diese Waschmittel leichter und rascher durch Abwasserbakterien abbaubar sind, wenn der langkettige Alkylsubstituent an den aromatischen Kern eine einfache geradkettige Konfiguration aufweist. Vom Gesichtspunkt der biologischen Abbaubarkeit ist somit das bevorzugte Vor- oder Zwischenprodukt ein arylsubstituiertes Normalparaffin. Es besteht daher ein großer Bedarf an Kohlenwasserstoffen dieses Typs. Da Kohlenwasserstoffe dieses Typs gewöhnlich durch eine Alkylierung hergestellt werden, werden sie auf dem Fachgebiet häufig auch als "Waschmittelalkylat" oder, "lineares Waschmittelalkylat" bezeichnet; hierzu gehören z.B. lineare Alkylbenzole.The buildability of the detergent ultimately used largely depends on the arylalkyl compound used for its manufacture the detergent is used. In particular, it has been shown that these detergents more easily and quickly through sewage bacteria are degradable when the long-chain alkyl substituent on the aromatic nucleus has a simple straight-chain configuration having. From the point of view of biodegradability, the preferred precursor or intermediate is therefore an aryl-substituted one Normal paraffin. There is therefore a great need for hydrocarbons of this type. Since hydrocarbons of this type are usually produced by an alkylation, they are often called "detergent alkylate" in the field or, denotes "linear detergent alkylate"; this includes, for example, linear alkylbenzenes.
Lineare Waschmittelalkylate können bekanntlich zu mannigfaltigen Waschmitteln verarbeitet werden. Das Waschmittelalkylat kann beispielsweise sulfoniert und danach mit einer geeigneten Alkalibase neutralisiert werden, z.B. mit Natriumhydroxyd, um ein Alkylarylsulfonat als Waschmittel vom anionischen Typ zu erzeugen; derartige Waschmittel haben verbreitete Anwendung für Haushalts-, technische und industrielle Zwecke. Das Waschmittelalkylat kann auch zu Waschmitteln vom nicht-ionischen Typ verarbeitet werden, durch Nitrierung des Alkylats zur Bildung eines im Kern mononitrierten Zwischenprodukts, das bei Reduktion das entsprechende Alkylarylanin ergibt. Der Aminrest wird dann mit einem Alkylenoxyd oder einem Alkylenepichlorhydrin zu einem polyoxyalkylierten Älkylarylamin, das vorzugsweise 4 bis etwa 30 Oxyalkyleneinheiten enthält, umgesetzt? derartige Verbindungen stellen sehr Virksame Waschmittel dar. Eine weitere große Gruppe von Waschmitteln, die aus Waschmittelalkylat hergestellt werden, sind die oxyalkylierten Phenolderivate; hier wird eine Alkylphenolgrundsubstanz durch Alkylierung eine9 Phe- "As is known, linear detergent alkylates can be processed into a wide variety of detergents. The detergent alkoxide can for example be sulfonated and then neutralized with a suitable alkali base, e.g. with sodium hydroxide, to produce an alkyl aryl sulfonate as an anionic type detergent; such detergents have widespread use for household, technical and industrial purposes. The detergent alkylate can also be detergents of the nonionic type processed, by nitration of the alkylate to form an intermediate mononitrated in the core, which upon reduction gives the corresponding alkylarylanine. The amine residue will then with an alkylene oxide or an alkylene epichlorohydrin a polyoxyalkylated alkylarylamine, which preferably contains 4 to about 30 oxyalkylene units, reacted? such connections are very effective detergents. Another A large group of detergents made from detergent alkylate are the oxyalkylated phenol derivatives; here an alkylphenol base substance becomes a9 Phe- "
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nols hergestellt. Es sind noch verschiedene andere Produkte auf Alkylarylbasis bekannt. Die Alkylarylsulfonate stellen je« doch die größte Klasse oberflächenaktiver Substanzen dar, die normalerweise aus derartigen Waschmittelalkylaten synthetisch hergestellt werden.nols manufactured. There are several other products known based on alkylaryl. The alkylarylsulfonates, however, represent the largest class of surface-active substances that normally be synthesized from such detergent alkylates.
Aufgrund des großen Bedarfs an linearem Waschmittel" alkylat sind Verfahren entwickelt worden« bei denen Normalparaffine als Ausgangsmaterial für den geradkettigen Alkylsubstituenten am Arylkern verwendet werden. Ein Herstellungsweg für das Waschmittelalkylat verläuft über die selektive katalytische Dehydrierung von Normalparaffinen zu den entsprechenden ri-Monoolefinen, die also die gleiche Kohlenstoffzahl aufweisen, gefolgt von einer Alkylierung einer aromatischen Verbindung mit dem erhaltenen n-Monoolefin unter Verwendung eines sauer wirkenden Katalysators; es werden arylsubstituierte n-Paraffinkohlenwasserstoffe erhalten. Für die Dehydrierungsstüfe werden normalerweise η-Paraffine eingesetzt, die etwa 9 bis etwa 20 Kohlenstoffatome enthalten, so daß n-Monoolefine mit der gleichen Anzahl an Kohlenstoffatomen anfallen. Die Alkylierungsstufe hat zwei Ergebnisse; erstens die Herstellung des gewünschten Arylalkylkohlenwasserstoffs, und zweitens eine Erleichterung der Abtrennung des als Pro'dukt erzeugten Olefins von den der Alkylierungsstufe zugeführten nicht umgesetzten n-Paraffinen. Bei diesem Verfahrensschritt wird vorzugsweise ein Dehydrierkatalysator benutzt, der zum einen eine hohe Selektivität für die Erzeugung von n-Monoolefinen und zum anderen zugleich die Fähigkeit hat, unerwünschte Nebenreaktionen, wie Gerüstisomerisierung, sekundäre Hydrierung, Cyclisierung, Dehydrocyclisierung, Poly* merisation, Krackung usw., zu unterdrücken. Da Gleichgewichtsbetrachtungen die Umwandlungshöhen in der Dehydrierungsstufe zwangsläufig begrenzen, ist es für eine wirtschaftliche Verfahrensdurchführung notwendig, die nicht umgesetzten n-Paraffine aus dem von der Alkylierungsstufe abgezogenen Gemisch von Reak-Due to the great need for linear detergent " alkylate, processes have been developed in which normal paraffins are used as the starting material for the straight-chain alkyl substituents on the aryl nucleus. A manufacturing route for that Detergent alkylate proceeds via the selective catalytic dehydrogenation of normal paraffins to the corresponding ri-monoolefins, which therefore have the same carbon number, followed by an alkylation of an aromatic compound with the obtained n-monoolefin using an acidic catalyst; aryl-substituted n-paraffin hydrocarbons are obtained. For the dehydration stage, η-paraffins are normally used which contain about 9 to about 20 carbon atoms, so that n-monoolefins with the same number of carbon atoms are obtained. Has the alkylation stage two results; first, to produce the desired arylalkyl hydrocarbon, and second, to facilitate the Separation of the olefin produced as the product from the unreacted n-paraffins fed to the alkylation stage. In this process step, a dehydrogenation catalyst is preferably used which, on the one hand, has a high selectivity for the production of n-monoolefins and, on the other hand, has the ability at the same time has undesired side reactions such as skeletal isomerization, secondary hydrogenation, cyclization, dehydrocyclization, poly * merization, cracking, etc., to suppress. Since equilibrium considerations, the conversion levels in the dehydrogenation stage inevitably limit, it is necessary for an economical process to carry out the unconverted n-paraffins from the mixture of reac-
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tionsteilnehraern und Produkten zurückzugewinnen und zu der Dehydrierungsreaktion zurückzuführen. Beispielsweise liegen typische Umwandlungshöhen, die bei guter Betriebsdurchführung in der Dehydrierungsstufe mit einem bevorzugten Katalysator erzielt werden, im Bereich von etwa 5 bis etwa 20 Gewichtsprozent des Normalparaffins, je nach der Temperatur, dem Druck, der Katalysatoraktivität u.dgl. Vorzugsweise läßt man die" nicht umgesetzten Paraffine mit durch die Alkylierungszone gehen, wo sie im wesentlichen unverändert bleiben, und trennt sie dannaus den Produkten dar Alkylierungsreaktion durch fraktionierte Destillation ab.recovery participants and products and to the dehydration reaction traced back. For example, typical conversion levels are in the dehydrogenation step can be achieved with a preferred catalyst, in the range of about 5 to about 20 weight percent of normal paraffin, depending on the temperature, pressure, catalyst activity and the like. Preferably, the "unreacted Paraffins pass through the alkylation zone, where they remain essentially unchanged, and then separate them out the products of the alkylation reaction by fractional distillation.
Ein bei derartigen Verfahren* auftretendes Problem besteht darin, daß der Katalysator, der zur Dehydrierung des η-Paraffins zu dem entsprechend n-Monoolefin verwendet wird, einer Desaktivierung unterliegt. Diese Desaktlvierung erfordert eine ständig zunehmende Reaktionsschärfe, um die Umwandlung aufrechtzuerhalten, und/oder eine verhältnismäßig häufige Regeneration des Katalysators. Beide Maßnahmen sind nachteilig, da eine Regeneration die Erzeugung unterbricht und eine erhöhte Betriebsschärfe häufig die Selektivität verringert. Es besteht daher seit langem ein ausgeprägtes Interesse der Technik nach Entwicklung von Betriebsweisen, die die Katalysatordesaktivierung hintanhalten und damit sowohl die Betriebsdurchführung als auch' die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessern.A problem with such processes * is that the catalyst used for the dehydrogenation of the η-paraffins to which n-monoolefin is used accordingly, is subject to deactivation. This deactivation requires a steadily increasing sharpness of reaction in order to maintain the transformation, and / or a relatively frequent regeneration of the catalyst. Both measures are disadvantageous because one Regeneration interrupts generation and increases operational severity often reduces the selectivity. There has therefore long been a keen interest in technology for development of operating modes that prevent the deactivation of the catalytic converter and thus both the operation and the ' improve the economics of the process.
Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gin Verfahren zur Herstellung von arylrjubütituierten Normalparaffinen zu schaffen, bei. dem die Desaktivlorung des für die1 katalytische Dehydrierung von η-Para iff inen eingesetzten Katalysators verringert, hierdurch die Lebensdauer des Katalysators gesteigert und damit die betriebstechnische Durchführung des Gesamtverfahrens erleichtert und vorbilligt wird. Dabei «soll diesThe invention is based on the object of providing gin processes for the production of aryl-substituted normal paraffins. the Desaktivlorung of is reduced for the catalytic dehydrogenation of 1-η Para iff inen used catalyst, thereby increasing the life of the catalyst and facilitates the administration and maintenance performance of the overall process and vorbilligt. Here «should this
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durch einfache, betriebssichere ur.d störungsunanfi'illige Maßnahmen erfolgen.through simple, operationally reliable and fault-free measures take place.
Bei dem Verfahren konmt ein Verbund einer Normalparaffindehydrierung und einer Alkylierung mit Rückführung von aus der Dehydrierungs- und der Alkyilerungsstufe zurückgewonnenen n-Paraffinen zu der Dehydrierungsstufe zur Anwendung. Es wurde gefunden, daß bereits recht geringe Mengen an arylsubstituierten η-Paraffinen in diesen n-ParaffinrUckführstrom unvorhergesehenerweise eine starke» Deüaktivierur.g des Dehydrier-· katalysators herbeiführen. Wenn .«»omit in der A.lky Herungszone erzeugte Arylparaffine in dem Rückführstrom zu der ka.t-ilytischen Dehydrierzoms geleitet werden, führen bereits recht geringe Mengen an AryIparaffinen zu einer übermäßigen Katalysator desaktivlerung. Ein·» Beseitigung der Schwierigkeiten gelingt in verfahrenstechnisch einfacher Weise durch eino derartige Steuerung der Betriebsbedingungen in der auf die Alkyl. Lerungb·- zone folgenden Trennzone, daß weniger als 0,1 Gewichtsprozent Arylparaffine in die üehydrierzona geleitet werden, Dibel kann diese Steuerung der Betriebsbedingungen in der l'ronnzone 'lurch an sich bekannte Msilnalunen erfolgen.In the process, a combination of normal paraffin dehydration takes place and alkylation with recycle of recovered from the dehydrogenation and alkylation steps n-paraffins are used in the dehydration step. It it was found that even very small amounts of aryl-substituted η-paraffins in this n-paraffin recycle stream unexpectedly a strong »Deüaktivierur.g of the dehydration · bring about a catalyst. If. "" Omit in the A.lky zone generated aryl paraffins in the recycle stream to the ka.t-ilytic Dehydrogenationzoms are passed, even very small amounts of AryIparaffinen lead to an excessive catalyst deactivation. A · »elimination of the difficulties succeeds in a technically simple manner by such a control of the operating conditions in the on the alkyl. Lerungb - zone following separation zone that less than 0.1 percent by weight of aryl paraffins are passed into the hydrogenation zone, Dibel can this control of the operating conditions in the l'ronnzone 'lurch known Msilnalunen take place.
Ciegenstand der Erfindung ist danach eia Vorfahren zur Herstellung von aryisubstituLortan I'or.T.alparaffinen, bei denThe status of the invention is therefore an ancestor for the production of aryisubstituLortan I'or.T.alparaffinen, at the
(a) ein n-Parafftn und Waeierstoff an einem Dehydrlsrkataly-'f' jiator in einer DehyJrierungszcn.» zu einem n-MonoolefIn mit(a) A paraffin and wafer on a dehydrating catalyst in a dehydration zone. " to an n-monoolefin with
einer Kohlenstoffz.ihL gleich der des eingcnutzttm I'arafflnuf vorliegtiiu! im Gi»mi3ch mit nicht umgebetttem n^Parif-, fin, umgesetzt v/erden,a Kohlenstoffz.ihL equal to that of eingcnutzttm I'arafflnu f vorliegtiiu! in Gi "mi3ch with non umgebet Ttem n ^ Parif-, fin, implemented v / ground,
(b) da» n-Monoolefin/n-Parafftn-Gemitch und elna monocycli · 3Che aromatische Verbindung an einem Alkylieinngsk.it.iIyaator in einer Alkylierungszone ^u einem arylsubstituierten n-Paraffln, vorlligend im Gemisch mit nicht umgesetzter monocyclischer aromatischer Verbindung und nicht(b) da »n-monoolefin / n-paraffin-Gemitch and elna monocycli 3Che aromatic compound on an Alkylieinngsk.it.iIyaator in an alkylation zone and an aryl-substituted one n-paraffin, mainly in a mixture with unreacted monocyclic aromatic compound and not
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umgesetztem η-Paraffin, umgesetzt werden,converted η-paraffin, are converted,
(c) das Gemisch aus arylsubstituiertem η-Paraffin, monocyclischer aromatischer Verbindung und η-Paraffin in einer Trennsone unter Abzug eines n-Paraffinrückführstroms, der geringe Mengen an arylsubstituiertem η-Paraffin enthält, getrennt wird, und (c) the mixture of aryl-substituted η-paraffin, monocyclic aromatic compound and η-paraffin in a separation zone with deduction of an n-paraffin recycle stream, containing small amounts of aryl-substituted η-paraffin, is separated, and
(d) der n~Paraffinrückführstrom zur· Umsetzung in der Dehydrierzone zurückgeführt wird,(d) the n ~ paraffin recycle stream for conversion in the dehydrogenation zone is returned,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Betriebsbedingungen in der Trennzone durch an sich bekannte Maßnahmen derart regelt, daß die Menge an arylsubstituiertem η-Paraffin in dem n-Paraffinrückführstrom so niedrig gehalten wird, daß das zu der Dehydrierzone geleitete n-Paraffin weniger als 0,1 Gewichtsprozent ary"lsubstituiertes n-Paraffin enthält. ■which is characterized in that the operating conditions in the separation zone by per se known measures regulates such that the amount of aryl-substituted η-paraffin in the n-paraffin recycle stream is so low it is kept that the n-paraffin passed to the dehydrogenation zone contains less than 0.1 percent by weight of aryl-substituted n-paraffin. ■
Vorzugsweise handelt es sich bei dem n-Paraffln um ein Paraffin oder ein Gemisch von Paraffinen mit etwa 9 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen, insbesondere 9 bis 15 Kohlenstoffatomen. Als Dehydrierkatalysator wird vorzugsweise ein Katalysator auf Basis von Aluminiumoxyd, der etwa 0,01 bis 1,5 Gewichtsprozent Lithium, etwa 0,05 bis 5 Gewichtsprozent Platin und etwa Q'/Ol bis 1 Gewichtsprozent Arsen enthält:, verwendet«, Es können aber auch irgendwelche anderen bekannten Dehydrterkatalysatoren benutzt werden, besonders geeignet sind aber Katalysatoren vom Platin-Alkalimetall-Typ. Als.Alkylierungskatalysator ist z'.B. Fluorwasserstoff geeignet. Als monocyclisch© aromatische Verbindung wird vorzugsweise Benzol eingesetzt»The n-paraffin is preferably a paraffin or a mixture of paraffins with about 9 to about 20 carbon atoms, especially 9 to 15 carbon atoms. A catalyst based on aluminum oxide, which is about 0.01 to 1.5 percent by weight, is preferably used as the dehydrogenation catalyst Lithium, about 0.05 to 5 percent by weight of platinum and about Q '/ oil to 1 percent by weight of arsenic contains:' used ', However, any other known dehydrogenation catalysts can also be used can be used, but catalysts of the platinum-alkali metal type are particularly suitable. As an alkylation catalyst is e.g. Suitable for hydrogen fluoride. Benzene is the preferred monocyclic aromatic compound »
Bei den Verbindungen, die für die vorgenannte Des-= aktivierung des Dehydrierkatalysators verantwortlich sind, handelt es sich um die in dem n-Paraff inrtickführstrom enthalte=· ; ' nen arylsubstituierten Paraffine. Durch die erfindungsgemäß kennzeichnenden Maßnahmen wird die Desaktivierungsrate äesThe compounds which are responsible for the aforementioned deactivation of the dehydrogenation catalyst are those contained in the n-paraffin feed stream ; aryl-substituted paraffins. As a result of the measures characterizing the invention, the deactivation rate is
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Dehydrierungskatalysators in der Dehydrierungszone beträchtlich verringert.Dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation zone considerably decreased.
Bei einer typischen technischen Durchführung wird der Ausfluß der Alkylierungszone in einer Fraktionierzone getrennt, wobei der n-Paraffinrückführstrom als Uberkopfprodukt aus einer Fraktionierkolonne gewonnen wird, in der das η-Paraffin von dem erzeugten arylsubstituierten Paraffin getrennt wird. Die Menge des arylsubstituierten Paraffins, die in dem Überkopf abgenommenen Paraffinrückführstrom enthalten ist, wird durch entsprechende Einstellung der Wiedererhitzertemperatur und der in den oberen Bereich der Fraktionierkolonne eingeführten Rückflußmenge geregelt. Beispielsweise kann entweder durch Senkung der Wiedererhitzertemperatur und/oder durch Erhöhung des RUckfluß/Beschickungs-Verhältnisses die Menge an arylsubstituiertem Paraffin in · dem Paraffinrückführstrom verringert werden. .. *In a typical industrial practice, the alkylation zone effluent is placed in a fractionation zone separated, with the n-paraffin recycle stream as the overhead product is recovered from a fractionation column in which the η-paraffin is derived from the aryl-substituted paraffin produced is separated. The amount of aryl-substituted paraffin contained in the paraffin recycle stream withdrawn overhead is determined by adjusting the reheater temperature accordingly and the amount of reflux introduced into the top of the fractionating column. For example can be done either by lowering the reheater temperature and / or by increasing the reflux / feed ratio the amount of aryl substituted paraffin in the paraffin recycle stream can be reduced. .. *
Weitere Gesichtspunkte, bevorzugte Maßnahmen und erzielbare Vorteile gehen aus der nachstehenden näheren Erläuterung hervor.Further aspects, preferred measures and achievable advantages can be found in the following Explanation.
Der Ausdruck "arylsubstituiertes n-Paraffin", wie er hier benutzt wird, kennzeichnet ein sekundäres arylsubstituiertes Alkan, das zwei geradkettige Alkylgruppen an dem sich ergebenden, an dem Arylkern sitzenden dreifach substituierten Kohlenstoffatom trägt, z.B.:The term "aryl-substituted n-paraffin", as used here denotes a secondary aryl substituted one Alkane, the two straight chain alkyl groups on the resulting triple attached to the aryl nucleus substituted carbon atom, e.g .:
r\'r \ '
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In der Formel bedeuten R. und R η-Alky!gruppen. Der Ausdruck "η-Paraffin" oder -"geradkettige Kohlenwasserstoffe" kennzeich;» net Kohlenwasserstoffe, deren Kohlenstoffatome zu einer fortlaufenden Kette ohne Verzweigung und ohne anhängende Gruppen verbunden UIn the formula, R. and R denote η-alkyl groups. The expression "η-paraffin" or - "straight-chain hydrocarbons" denotes; » net hydrocarbons whose carbon atoms are continuous Chain with no branches and no appending groups connected U
Geeignete Einsatzmaterialien sind Normalparaf- ■ fine mit mindestens 9 Kohlenstoffatomen und insbesondere 9 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen je Molekül. Als Beispiele seien genannt: Nonatif Decan, Undecan, Dodecan, Tridecan, Tetradecan, Pentadecan, Hexadecan, Heptadecan, Octadecan und Gemische davon. Besonders geeignet sind Normalparaffine mit etwa 9 bis etwa 15 Kohlenstoffatomen, da die daraus erzeugten Monoolefine Waschmittel von überlegener biologischer Abbaubarkeit und Reinigungswirkung ergeben. Ein Gemisch, das vier oder fünf aufeinanderfolgende Homologe umfaßt, z.B. C10 - C._, C - C.. oder C. - C-, stellt ein ausgezeichnetes Einsatzmaterial dar. Weiterhin sollte die Menge an nicht- ■'.- normalen Kohlenwasserstoffen, die in dieser Normalparaffin-· ' j beschickung anwesend ist, gering gehalten v/erden. Vorzugsiweise sollte die Normalparaffinboschickung zu mehr als 90 !Gewichtsprozent aus n-Paraffinkohlcnwasserstoffen bestehen, ι beste Ergebnisse werden bei Reinheiten im Bereich von 96 bis t, 98 Gewichtsprozent oder darüber erzielt.-Suitable starting materials are normal paraffins with at least 9 carbon atoms and in particular 9 to about 20 carbon atoms per molecule. Examples include: Nonati f decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, octadecane and mixtures thereof. Normal paraffins with about 9 to about 15 carbon atoms are particularly suitable, since the monoolefins produced therefrom result in detergents of superior biodegradability and cleaning action. A mixture, which comprises four or five successive homologs, for example C 10 - c._, C - C .. or C. -. C, represents an excellent feedstock Furthermore, the amount of non-■ '.- normal hydrocarbons , which is present in this normal paraffin load, kept low. Vorzugsiweise the Normalparaffinboschickung more than 90! Weight percent of n-Paraffinkohlcnwasserstoffen should consist, ι best results are erzielt.- at purities ranging from 96 to t 98 weight percent or above
' ' Es kann irgendein Ausgangsmaterial, das Normalparaffine mit 9 bis 20 Kohlenstoffatomen enthält, zur Lieferung der bei dem Verfahren eingesetzten Normalpäraffine herangezogen werden. Hierzu gehören beispielsweise Fraktionen entsprechenden Siedebereichs von Straightrun-Erdöldestillaten, Produkte der Fiachsr-Trppsch-Synthese, die Paraffinkohlenwasserstoffe im C- - C_ -Bereich umfassen, Hydrierungsprodukte der Xthylenpolymerisation mit Paraffinen von 9 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen, sowie hydrierte Fettsäuren, die bei voll-, ständiger Reduktion Paraffinkohlenwasaeretoffe geradkettiger 'It may contain up to 20 carbon atoms, any starting material that normal paraffins having from 9 to be used for the delivery of the Normalpäraffine used in the method. These include, for example, fractions of the corresponding boiling range of straight run petroleum distillates, products of the Fiachsr-Trppsch synthesis, which include paraffinic hydrocarbons in the C- - C_ range, hydrogenation products of ethylene polymerization with paraffins of 9 to about 20 carbon atoms, and hydrogenated fatty acids, which at full- , constant reduction of paraffin hydrocarbons more straight-chain
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Konfiguration ergeben. Die am leichtesten zugängliche und im allgemeinen bevorzugte Quelle für Normilparaffine im C„ - C2-Bereich ist eine Kero3infraktion im Siedebereich Von etwa 149 bis etwa 26O°C (300- 5OO°F), insbesondere eine Fraktion im Siedebereich von etwa'177 bis etwa 232°C (350 - 45O°F). Wenn aus Kohlenwaaserstoffdestiilaten stammende Paraffine eingesetzt werden, wird es im allgemeinen bevorzugt, diü Fraktion einer Vorbehandlung nach irgendeinem dar bekannten hydrierenden Behandlungsverfahren zur weitgehenden oder vollständigen Entfernung von schwefelhaltigen und stlckatoffhal·" tigen Verbindungen mit elnhercrehendor Sättigung olefinischer Verbindungen zu unterwerfen. Das einer Trenr.fiίarichtung zur Gewinnung von Nornuilp.iraff inen zngerilhrte Kohlenwa j/iorstof fdestillat sollte also vorzugsweise anniiliarnd oder vollständig gesättigt und im wesentlichen frei von Stickstoff und Schwefel sein.Configuration result. The most readily available and generally preferred source of normal paraffins in the C "- C 2 range is a kero3in fraction in the boiling range of from about 149 to about 260 ° C (300-5OO ° F), especially a fraction in the boiling range of about 177 to about 232 ° C (350-450 ° F). If paraffins originating from hydrocarbon distillates are used, it is generally preferred to subject the fraction to a pretreatment by any known hydrogenation treatment process for the substantial or complete removal of sulfur-containing and nitrogen-containing compounds with closer saturation of olefinic compounds In order to obtain freshly dried coal distillate, it should preferably be annihilated or completely saturated and essentially free of nitrogen and sulfur.
Bei Verwendung eines aus Erdöl stammenden Dor.tillats müssen die NormalparaffInn aus einen Kohlenwasserstoffgemisch abgetrennt werden, das uorrcaLparaffine, Iscparaffino und cyclische Verbindungen enthalt. Wegen dar Kledopunkts-Überlappung dieser verschiedenen Kohlenwasserstofffarton kann eine fraktionierte Destillation meist nicht mit hinreichender Wirksamkeit angewendet werden, so daß Trennsubstanzen, die zur Trennung von Verbindungen fach Mißgabe der Kohlenstoffgerüst«; truktur in der Lage sind, herangezogen werden müssen. Derartige Trennsubstanzen sind bekannt und werden als Molekularsiebe bezeichnet. Die bevorzugten Molekularsiebe filr diese Trennaufgabe sind dehydratlsierte iMetallalumlnosillcate, deren Aluminosilicatkristalle Zeollthstruktur haben und Poren von etwa 5 Angströmeinheitan Durchmesser aufweisen; letztere sind von genügender Größe, um normalparaffinIsche Verbindungen irit vier oder mehr Kohlenstoffatomen einzulassen, nicht aber von genügender Größe, um einen Eintritt von verzwelgtkettigenWhen using a Dor.tillate from petroleum must be the normal paraffin from a hydrocarbon mixture be separated, the lorric paraffine, Iscparaffino and containing cyclic compounds. Because of the Kledo point overlap this various hydrocarbon carton can a fractional distillation is usually not sufficient Effectiveness can be applied so that separating substances that are used to separate compounds fold misappropriating the carbon structure «; structure are able to be used. Such separating substances are known and are called molecular sieves designated. The preferred molecular sieves for these Separation task are dehydrated iMetallalumlnosillcate, their Aluminosilicate crystals have zeolite structure and pores of about 5 angstrom units in diameter; the latter are of sufficient size to withstand normal paraffinic compounds to admit four or more carbon atoms, but not of sufficient size to permit entry of branched-chain ones
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oder cyclischen Verbindungen zu gestatten. Die Metallkompo-. nenten dieser Zeolithe werden normalerweise aus dar Gruppe. der Erdalkalimetalle gewählt, vorzugsweise Calcium oder Magnesium. Diese Molekularsiebe werden normalerweise hergestellt durch Umsetzung oder Wechselwirkung von Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd, einer alkalischen Base und Wasser zur Bildung eines zeolithischen wasserhaltigen Alkalialuminosilicats, das aus der wäßrigen Lösung in Form einer Masse feiner Kristalle ausfällt. Das gewonnene Alkalimetallderivat des hydratisieren Zeolithe wird danach gewöhnlich mit einem Erdalkalimetallsalz ionenausgetauscht und durch Cdlcinierung dehydratisiert, um das gewünschte Molekularsieb zu bilden. . or to allow cyclic compounds. The metal compo-. Components of these zeolites are normally selected from the group. of the alkaline earth metals, preferably calcium or magnesium. These molecular sieves are normally made by the reaction or interaction of silica, alumina, an alkaline base and water to form a zeolitic hydrous alkali aluminosilicate which precipitates from the aqueous solution as a mass of fine crystals. The recovered alkali metal derivative of the hydrated zeolite is then usually ion-exchanged with an alkaline earth metal salt and dehydrated by calcination to form the desired molecular sieve. .
Eine geeignete Trenneinrichtung kann nach der Bettumschaltmethode betrieben werden, bei der zwei getrennte Behandlungssäulen mit jeweils getrennten Einlaß- und Auslaßleitungen vorgesehen sind. In einer dieser Säulen wird die Extraktion von Normalparaffinen durchgeführt, während zu - · gleicher Zeit die Regeneration der Siebteilchen und die Gewinnung der Normalparaffine in der anderen Behandlungssäule erfolgt. Bei dieser Arbeitsweise fließt der normalparaffinhaltige Strom entweder aufwärts oder abwärts durch ein Festbett des Molekularsiebmaterials, wobei die im wesentlichen geradkettigen Komponenten in die Porenstruktur der Molekularsiebteilchen eintreten und darin zurückgehalten werden, während die nicht-normalen Kohlenwasserstoffe das Bett passieren. Die Behandlung wird bei Atmosphärendruck oder darüber und bei Temperaturen von etwa 21 bis 149 C oder darüber (70 - 300OF') durchgeführt, je nach dem Siedepunkt des die Normalparaffine enthaltenden Stroms. Das Molekularsiebbett, das sich in der Wormalparaf f ingewinmmgsstufe des Kreislaufs befindet, wird mit einem Verdränqungsmedium behandelt, gewöhnlich einem Normalparaffi:; von niedrigerem Molekulargewicht als das oder die Normal paraffine, die für die Dehydrie-A suitable separating device can be operated according to the bed changeover method, in which two separate treatment columns are provided, each with separate inlet and outlet lines. The extraction of normal paraffins is carried out in one of these columns, while at the same time the regeneration of the sieve particles and the recovery of the normal paraffins take place in the other treatment column. In this mode of operation, the normal paraffinic stream flows either up or down through a fixed bed of molecular sieve material with the substantially straight chain components entering and being retained in the pore structure of the molecular sieve particles while the abnormal hydrocarbons pass through the bed. The treatment is carried out at atmospheric pressure or above and at temperatures of about 21 to 149 C or above (70-300 O F '), depending on the boiling point of the stream containing the normal paraffins. The molecular sieve bed located in the normal paraffin recovery stage of the circuit is treated with a displacement medium, usually a normal paraffin; of lower molecular weight than the normal paraffine or paraffins that are used for dehydration
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rung des vorliegenden Verfahrens gewonnen werden sollen. Beispielsweise können η-Butan oder n-Pentan zur Verdrängung der schwereren Normalparaffine aus den Poren der Molekularsiebteilchen benutzt werden. Die verdrängten schwereren Normalparaffine fließen aus- der Säule ab und werden gewöhnlich einer Fraktionierkolonne.zugeführt, in der das Verdrängungsmediura abgetrennt wird Die anfallenden im wesentlichen reinen Normalparaffinkohlenwasserstoffe werden dann zu der De- Vi hydrierungszone geleitet. , ,,tion of the present proceedings are to be obtained. For example, η-butane or n-pentane can be used to displace the heavier normal paraffins from the pores of the molecular sieve particles. Flowing the displaced heavier normal paraffins from the column off and are usually a Fraktionierkolonne.zugeführt in which the Verdrängungsmediura is separated the resulting substantially pure normal paraffin hydrocarbons are then passed to the de Vi hydrogenation zone. , ,,
Nach einer bevorzugten Arbeitsweise wird eine Trenneinrichtung benutzt, die kontinuierlich n-Kohlenwasserstoffe von nicht-normalen Kohlenwasserstoffen in simuliertem kontinuierlichen Betrieb nach den Regeln der USA-Patentschrift 3 310 486 abtrennt. Bei dieser Arbeitsweise ist das Molekularsieb in einer Folge von Extraktionszonen angeordnet und durch Anwendung einer Folge von Umschaltvorgängen wird ein Gegenstromfluß der Molekularsiebbetten in Bezug auf den zu reini-" genden Kohlenwasserstoffstrom simuliert. Das wesentliche ist, daß in diesem Mehrbettsystem die einzelnen Betten an sich ruhen und durch ständige Umschaltung der Zufluß- und Abflußstellen erreicht wird, daß ständig in einem Teil der Einrich7 tang Normalparaffine extrahiert werdan und gleichzeitig in einem anderen Teil der Einrichtung eine Behandlung zur Rückgewinnung von Normalparaffinen erfolgt. Demgemäß ist der Abfluß von im wesentlichen reinen Normalparaffinen aus der Einrichtung praktisch kontinuierlich. Einzelheiten dieser Arbeitsweise sind für das Verständnis des hier beschriebenen Verfahrens entbehrlich und können ansonsten aus der genannten· USA-Patentschrift entnommen werden. ..·.,,.According to a preferred mode of operation, a separating device is used which continuously produces n-hydrocarbons of non-normal hydrocarbons in simulated continuous operation according to the rules of the USA patent 3 310 486 separates. In this mode of operation, the molecular sieve is arranged in and through a sequence of extraction zones Applying a sequence of switching operations creates a countercurrent flow the molecular sieve beds are simulated in relation to the hydrocarbon stream to be cleaned. that in this multi-bed system the individual beds are at rest and by constant switching of the inflow and outflow points what is achieved is that normal paraffins are continuously extracted in part of the facility and at the same time in a treatment for the recovery of normal paraffins is carried out in another part of the facility. Accordingly is the Essentially pure normal paraffins drained from the device practically continuously. Details of this Working methods are unnecessary for understanding the process described here and can otherwise be derived from the USA patent. .. ·. ,,.
Geeignete Katalysatoren für die Dehydrierungsstufe des vorliegenden Verfahrens timfassen allgemein eine oder mehrere Metallkomponenten aus den Gruppen VI und VIII desSuitable catalysts for the dehydrogenation step of the present process generally include one or more metal components from groups VI and VIII of the
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Periodensystems bzw! Verbindnnq^r davon- Die Katalysatoren umfassen'"gewöhnlich" ein" Trägermaterial aus einen oder mehreren widerstandsfähigen anorganischen Oxyden, wie Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd, Zirkonoxyd, Magnesiumoxyd u.dgl. Es ist besonders darauf zu achten, daß der in der Dehydrierzone verwendete Katalysator keine Isomerisierung der Normalparaffine oder des sich ergebenden olefinischen Produkts begünstigt. Demgemäß wird der Katalysator vorzugsweise durch Einbringung eines oder mehrerer Alkali- oder Erdalkalimetalle oder Verbindungen, davon nicht-sauer gemacht. Weiterhin wird die Umwandlung, zu, dem gewünschten Monoolefin verbessert, wenn Edelmetalle, der Gruppe VIII verwendet worden, wobei Platin besonders bevorzugt wird. Ein besonders bevorzugter Katalysator für die Dehydriörungsstufe umfaßt einen Aluminiumoxydträger, eine Metallkomponente der Platingruppe, eine Alkali- oder Erdalkalimetallkomponente oder Verbindungen davon, und eine komponente aus der Gruppe Arsen, Wismut , Antimon, Schwefel, Selen, Tellur bzw. deren Verbindungen. . · " Periodic table or! Compounds thereof - The catalysts usually comprise a support material of one or more resistant inorganic oxides such as alumina, silica, zirconia, magnesia, etc. Particular care should be taken that the catalyst used in the dehydrogenation zone does not Isomerization of the normal paraffins or the resulting olefinic product is favored. Accordingly, the catalyst is preferably rendered non-acidic by the incorporation of one or more alkali or alkaline earth metals or compounds thereof. Furthermore, the conversion to the desired monoolefin is improved, if noble metals, the Group VIII has been used, with platinum being particularly preferred. A particularly preferred catalyst for the dehydrogenation step comprises an alumina support, a metal component of the platinum group, an alkali or alkaline earth metal component or compounds thereof, and a component selected from the group consisting of arsenic, bismuth, antimony, sulfur, Selenium, tellurium and their compounds. . · "
Der Aiuminiumoxydträger des bevorzugten Dehydrierkatalysators hat im allgemeinen ein scheinbares Schüttgewicht von weniger als 0,5 g/cm , mit einer unteren Grenze von etwa 0,15 g/cm . Die Oberflächeneigenschaften sind zweckmäßig so, daß der mittlere Porendurchmesser etwa 20 bis 300 Angströmeinheiten, das Porenvolumen etwa 0', 10 bis 1,0 ml/gThe aluminum oxide support of the preferred dehydrogenation catalyst generally has an apparent bulk density less than 0.5 g / cm, with a lower limit of about 0.15 g / cm. The surface properties are appropriate so that the mean pore diameter is about 20 to 300 Angstrom units, the pore volume is about 0 ', 10 to 1.0 ml / g
2 und die Oberflächengröße etwa 100 bis 700 m /g betragen. Dieser Aluminiumoxydträger kann nach"irgendeiner geeigneten Methode hergestellt worden sein, insbesondere der bekannten Methode zur Herstellung von Aluminiumoxydkügelchen, wie sie in der USA-Patentschrift 2 620 314 beschrieben ist.2 and the surface area are about 100 to 700 m / g. This alumina support may be prepared according to "any suitable method, in particular the known method for the preparation of Aluminiumoxydkügelchen, as described in US Patent 2,620,314.
Die Alkalikomponente dieses bevorzugten Dehydrierungskatalyaators kann aus der Gruppe der Alkalimetalle Caesium, Rubidium, Kalium, Natrium und Lithium und aus der Gruppe der Erdalkalimetalle· Calcium, Magnesium und, StrontiumThe alkali component of this preferred dehydration catalyst can from the group of alkali metals cesium, rubidium, potassium, sodium and lithium and from the Group of the alkaline earth metals calcium, magnesium and strontium
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gewählt werden, wobei Lithium die bevorzugte Alkallkomponente bildet. Das Alkalimetall ist in ^iner Menge, bezogen auf elementares Metall, von weniger als etwa 5 Gewichtsprozent der Gesamtzusarimensetzung anwesend, wobei ein Gehalt im Bereich von 0,01 bis etwa 1,5 Gewichtsprozent im allgemeinen bevorzugt wird. Die Alkallkomponente kann dem Aluminiumoxyd in irgendeiner geeigneten Heise zugebracht werden, insbesondere durch Behandlung mit einer wäßrigen Imprägnierlösung» Geeignete Verbindungen sind die Chloride, Sulfate, Nitrate, Acetate, Carbonate u.dgl., z.B. Lithiumnitrat. Die Einbringung kann entweder vor oder nach der Zugabe der anderen Komponenten oder während der Bildung des Aluoiniumoxyds erfolgen, z.B. Zusatz zu dem Aluminiumoxydhydrosol vor der Bildung des Aluminiumoxydträgermaterials. can be chosen, with lithium being the preferred alkali component forms. The alkali metal is in abundance in relation to elemental Metal, present at less than about 5 percent by weight of the total composition, with a content in the range from 0.01 to about 1.5 weight percent is generally preferred. The alkali component can be the aluminum oxide in any suitable heat, in particular by treatment with an aqueous impregnation solution »suitable Compounds are the chlorides, sulfates, nitrates, acetates, carbonates and the like, e.g. lithium nitrate. The contribution can either before or after the addition of the other components or during the formation of the aluminum oxide, e.g. addition to the alumina hydrosol prior to the formation of the alumina support material.
Die Metallkörpern-to der Platingruppe kann allgemein aus Palladium, Iridium, Ruthenium, Rhodium, Osmium oder Platin bestehen, wobei Platin die besten Ergebnisse ergibt. Weiterhin kann der Katalysator ausser Platin eine Metallkomponente der Gruppe IVb enthalten. Diese Komponente wird in einer Konzentration, berechnet als Element, von etwa O,05 bis etwa 5 Gewichtsprozent der Katalysatorzusammensetzung verwendet. Die genannten Metallkomponenten können in irgendeiner geeigneten Weise eingebracht werden, wobei die Imprägnierung mit einer wasserlöslichen Verbindung, wie Chlorplatinsäure, besonders bevorzugt wird.The metal bodies-to the platinum group can be general made of palladium, iridium, ruthenium, rhodium, osmium or Pass platinum, with platinum giving the best results. In addition to platinum, the catalyst can also have a metal component of group IVb included. This component is found in a concentration, calculated as an element, from about 0.05 to about 5 weight percent of the catalyst composition used. the mentioned metal components can be introduced in any suitable manner, the impregnation with a water-soluble compound such as chloroplatinic acid is particularly preferred will.
Die vierte Komponente des bevorzugten Dehydrierkatalysator3 besteht aus Arsen, Antimon, Wismut , Schwefel, Selen, Tellur bzw. deren Verbindungen. Arsen wird besonders bevorzugt. Diese Komponente.Wird typtscherweise in einer Menge von etwa 0,01 bis 1 Gewichtsprozent der endgültigen Zusammensetzung benutzt. Diese vierte Komponente ist vorzugsweise in einem Atomverhältnis zu der Metal!komponente der Gruppe VIIIThe fourth component of the preferred dehydrogenation catalyst3 consists of arsenic, antimony, bismuth, sulfur, selenium, tellurium and their compounds. Arsenic is particularly preferred. This component. Typically used in a quantity from about 0.01 to 1 weight percent of the final composition is used. This fourth component is preferably in an atomic ratio to the Group VIII metal component
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von etwa 0,1 bis 0,8 anwesend. Im mittleren Bereich liegende Konzentrationen werden bevorzugt, so daß das Atomverhältnis etwa 0,2 bis 0,5 beträgt. Auch diese Komponente kann in irgendeiner geeigneten Weise eingeführt werden, besonders bevorzugt wird die Imprägnierung mit einer Lösung einer wasserlöslichen Verbindung, wie Arsenpentoxyd ο.dgl.from about 0.1 to 0.8 present. Located in the middle area Concentrations are preferred so that the atomic ratio is about 0.2 to 0.5. This component can also be in any are introduced in a suitable manner, particularly preferred is impregnation with a solution of a water-soluble Compound such as arsenic pentoxide or the like.
Die erläuterte bevorzugte Katalysatorsusammen-The preferred catalyst combination explained
setzung wird danach normalerweise einer herkömmlichen Trocknung und Calcinierung bei Temperaturen im Bereich von 427 bis 593°C (800 - HOO0F) unterworfen. Weitere Einzelheiten über den für das Verfahren bevorzugten DehyJrierkatalysator sind in den USA-Patentschriften 3 291 755 und 3 310 599 angeführt.Settlement is then normally subjected to conventional drying and calcination at temperatures in the range of 427 to 593 ° C (800 - HOO 0 F). Further details on the preferred dehydration catalyst for the process are given in U.S. Patents 3,291,755 and 3,310,599.
Es kann irgendein zweckmäßiger Alkylierungskatalysator für die Alkylierungsstufe des Verfahrens eingesetzt werden. Typische Beispiele sind Schwefelsäure mit einer Konzentration, von etwa 85 % und vorzugsweise höher, weitgehend wasserfreier Fluorwasserstoff, im allgemeinen nicht mehr als 10 % Wasser enthaltend, wasserfreies Aluminiumchlorid oder Aluminiumbvomid, vorzugsweise in Anwesenheit des entsprechenden Halogenwasserstoffs, Bortrifluorid, entweder mit oder ohne Zugabe von Fluorwasserstoff und entweder direkt oder in adsorbierter Form an einem festen Trägermaterial, z.B. ein mit Bortrifluorid modifiziertes anorganisches Trägermaterial, Phosphorsäure ,■ gewohnlich abgeschieden auf einem Trägermaterial, wie Kieselgur, hydratisieren Siliciumdioxyd o.dgl., sowie ähnliche Katalysatoren. Der bevorzugte Katalysator für das vorliegende Verfahren ist wasserfreier Fluorwasserstoff mit einer Konzentration von 90 % oder höher; ein weiterer bevorzugter Katalysator ist das vorstehend genannte Bortrifluorid.Any convenient alkylation catalyst can be used are used for the alkylation stage of the process. Typical examples are sulfuric acid with a concentration of about 85% and preferably higher, substantially less anhydrous Hydrogen fluoride, generally containing no more than 10% water, anhydrous aluminum chloride or aluminum bvomide, preferably in the presence of the corresponding hydrogen halide, Boron trifluoride, either with or without the addition of hydrogen fluoride and either directly or in adsorbed form on a solid support material, e.g. an inorganic support material modified with boron trifluoride, phosphoric acid, ■ usually deposited on a carrier material such as kieselguhr, silicon dioxide or the like hydrate, and similar catalysts. The preferred catalyst for the present process is anhydrous hydrogen fluoride at a concentration of 90% or higher; Another preferred catalyst is the aforementioned boron trifluoride.
Einzelheiten hinsichtlich Konzentrationen, Anwenu.dgl. dieser bevorzugten Alkylierur.gskatalysato-Details regarding concentrations, applications, etc. this preferred alkylation catalyst
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ren sind für das hier beschriebene Verfahren entbehrlich, sie sind für den Bortrifluoridkatalysator z.B. in der USA-Patentschrift 3 200 163 angegeben.Ren are unnecessary for the method described here, they are for the boron trifluoride catalyst, for example, in the United States patent 3 200 163 stated.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens wird nachstehend in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung weiter veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Fließbild für die Erzeugung von arylsubstituiert.en Paraffinen aus einer n-Paraffinbeschickung. Letztere wurde nach der vorstehend umrissenen Arbeitsweise mit simuliertem GegenstromfIuS (USA-Patentschrift 3 310 486) gewonnen. Die Angaben bezüglich Normalparaffinbeschickung, Dehydrierungskatalysator, Alkylierungsmethode usw. sind von beispielartigem Charakter und die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Da Einzelheiten der apparativen Ausgestaltung und Materialführung nach bekannten Regeln erfolgen können und für das Verständnis des Erfindungsgegenstandes nicht wichtig sind, erscheint ein schematisches * Blockdiagramm ausreichend.A preferred embodiment of the method is further illustrated below in conjunction with the accompanying drawing. The drawing shows a schematic Flow sheet for the production of aryl-substituted paraffins from an n-paraffin feed. The latter was made after the above outlined working method with simulated countercurrent flow (U.S. Patent 3,310,486). The information on normal paraffin feed, dehydrogenation catalyst, alkylation method etc. are exemplary in nature and the invention is not limited thereto. Since details of the equipment design and material management can take place according to known rules and are not important for understanding the subject matter of the invention, a schematic * Block diagram sufficient.
Gemäß dem Fließbild tritt ein im wesentlichen reiner Normalparaffinstrom, hier zu 99 Gewichtsprozent aus n-Tetradecan bestehend, durch Leitung 1 in das Verfahren ein. Er wird > mit einem Terradecan-Rückführstrom vermischt, der durch Leitung 14 zufließt. Der sich ergebende vereinigte Paraffinstrom fließt weiter durch die Leitung 1 in eine Dehydrierungszone 2. Der Dehydrierungszone 2 wird außerdem ein Wasserstoffrückiführstrom durch Leitung 5 zugeführt, der aus im wesentlichen reinem Wasserstoff besteht. Die Menge sollte etwa 1 bis 20 Mol Wasserstoff je Mol des in die Dehydrierungszone 2 fließenden Paraffins betragen, vorzugsweise etwa 5 bis. 15 Mol Wasserstoff je>Mol n-Paraffin.According to the flow diagram, an essentially pure normal paraffin stream occurs, in this case 99 percent by weight of n-tetradecane existing, enter the process through line 1. It is> mixed with a terradecane recycle stream passing through conduit 14 flows in. The resulting combined paraffin stream continues through line 1 into a dehydrogenation zone 2. The dehydrogenation zone 2 also becomes a hydrogen recycle stream fed through line 5, which consists of essentially pure hydrogen consists. The amount should be about 1 to 20 moles of hydrogen per mole of the paraffin flowing into the dehydrogenation zone 2, preferably about 5 to. 15 mol of hydrogen per> mol of n-paraffin.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, ein Verdünnungsmittel, wie Wasser, Wasserdampf, Methan, Kohlendioxyd, Benzol o.dgl., in einem oder mehreren der in die DehydrierungszoneIn some cases it is advantageous to use a diluent, such as water, steam, methane, carbon dioxide, benzene or the like. In one or more of the in the dehydrogenation zone
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fließenden Ströme vorzusehen, um die Temperatur bal der Umsetzung zu steuern/ den Partialdiuck von einem oder mehreren der zugeführten Reaktionstellnehmer anzupassen oder die Aktivität des verwendeten Katalysators aufrechtzuerhalten. Eine bevorzugte Arbeitsweise in Verbindung mit dem vorstehend erläuterten bevorzugten Dehydrierkatalysator besteht z.B. darin, mindestens einen Teil des zugeführten Wasserstoffstroir.s vor der Einführung in die Dehydrierungszone 2 mit Wasser zu sättigen. Provide flowing currents to control the temperature bal the implementation to control / the partial pressure of one or more to adapt the supplied reaction taker or the activity of the catalyst used. A preferred mode of operation in conjunction with that discussed above The preferred dehydrogenation catalyst consists, for example, in at least part of the hydrogen stream fed in the introduction into the dehydration zone 2 to saturate with water.
Die Dehydrierungszone 2 enthält ein Festbett des Dehydrierungskatalysators, im vorliegenden Falle das erläuterten bevorzugten Katalysators mit 0,75 Gewichtsprozent Platin und 0,SO Gewichtsprozent Lithium in Vereinigung mit einem Alu-' miniumoxydträgennaterial in Form von Kügelchen mit 1,6 mm Durchmesser, sowie 0,3 Atomen Arsen je Atom Platin. Der Wasserstoffstrorn und der n-Paraffinstrom sollten vor dem Eintritt in die ' Dehydrierungszone miteinander vermischt werden. Beide Ströme werden durch nicht dargestellte Heizeinrichtungsn auf die gewünschte Umwandlungstemperatur erhitzt, die für den bevorzugten Dehydrierkatalysator im Bereich von etwa 399 bis 593 0C (750 ~ HOO0F) und vorzugsweise etwa 427 bis 538°C (800 - IQOO0F) liegt. Dar Druck in der Dehydrierungszona 2 wird dabei im Bereich von etwa 1,7 bi3 7,8 atm (10 - 100 psig) gehalten, wobei die beisten Ergebnisse im Bereich von etwa 2 bis 3,7 atm (15 paig) erzielt werden. Die stündliche Raumströmungsgeachwlndig-* keit der Flüssigkeit in der Dehydrierungszone, bezogen auf den vereinigten Paraffinstrom, beträgt etwa 10 bis 40 h ,The dehydrogenation zone 2 contains a fixed bed of the dehydrogenation catalyst, in the present case the preferred catalyst described with 0.75 percent by weight of platinum and 0.1 percent by weight of lithium in combination with an aluminum oxide deposit material in the form of beads with a diameter of 1.6 mm, as well as 0.1 3 atoms of arsenic per atom of platinum. The hydrogen stream and the n-paraffin stream should be mixed with one another before entering the dehydrogenation zone. Both streams are heated by means not shown Heizeinrichtungsn to the desired transformation temperature for the preferred dehydrogenation catalyst in the range of about 399-593 0 C (750 ~ HOO 0 F) and preferably about 427-538 ° C - is (800 IQOO 0 F) . The pressure in the dehydration zone 2 is maintained in the range of about 1.7 to 7.8 atm (10-100 psig), with most results being achieved in the range of about 2 to 3.7 atm (15 paig). The hourly space flow rate of the liquid in the dehydrogenation zone, based on the combined paraffin flow, is about 10 to 40 hours,
In der Dehydrierungszone 2 warden dia ,zugeführtßn n-Paraffine selektiv in' n-Mbnoolöfine mit der gleichen Zahl an Kohlana toffatomen umgewandelt. Wenngleich Katalysatoren des bevorzugten Typs diese Umwandlung nit so hohen Selektivitäten wie 9S bis '}& % herbeiführen, wird doch gleichzeitig eine gs-In the dehydrogenation zone 2, the supplied n-paraffins are selectively converted into n-mbnoolofins with the same number of carbon atoms. Although catalysts of the preferred type bring about this conversion with selectivities as high as 9S to '} & % , at the same time a gs-
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ringe Menge an Nebenprodukten erzeugt. Im Falle einer Beschikkung aus n-Tetradecan ist das liawptprodukt n-Tetradecsn, die Nebenprodukte bestehen typischerweise aus konjugierten C..-Dienen, C..-Isomeren, Naphthenen, Aromaten, Paraffinen und Olefinen niedrigeren Molekulargewichts.A small amount of by-products is generated. In the case of a delivery from n-tetradecane is the liawpt product n-tetradecsn, the By-products typically consist of conjugated C .. dienes, C .. isomers, naphthenes, aromatics, paraffins and olefins lower molecular weight.
Ein Gemisch von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen wird aus der Dehydrierungszone 2 durch Leitung 3 abgezogen und durch eine nicht dargestellte Kondensiereinrichtung geleitet, in der die Temperatur des Gemische auf etwa 38°C (10O0F) gesenkt wird. Das anfallende gekühlte Gemisch wird dann in eine Tronnzone 4 eingeführt, in der sich eins wasserstoffreiche Gasphase von einer kohlenwasserstoffreichen flüssigen Phase trennt. Die wasserstoff reiche Gasphase wird aus der Trer.nzone 1 durch Leitung 5 abgezogen und über einen nicht dargestellten Verdichter zurückgeführt, um den Wasserstoff für die Dehydrierung«zone 2 zu liefern. Bei der Dehydrierungsreaktion erzeugter überschuhsiger Wasserstoff wird während des Betriebs durch Leitung 15 ab™ gezogen und hierdurch wird der Druck Ln der Dehydrlerurnjsjsone 2 geregelt und konstant gehalten. Umgekehrt kann die Leitung 15 während de<i Anfahrens der Anlage zur Einführung von Wasserstoff in den Waeserstoffkreislauf dienen,A mixture of hydrogen and hydrocarbons is withdrawn from the dehydrogenation zone 2 through line 3 and passed through a condensing means, not shown, in which the temperature of the mixture is lowered to about 38 ° C (10O 0 F). The resulting cooled mixture is then introduced into a Tronnzone 4, in which a hydrogen-rich gas phase separates from a hydrocarbon-rich liquid phase. The hydrogen-rich gas phase is withdrawn from the transfer zone 1 through line 5 and returned via a compressor (not shown) in order to supply the hydrogen for the dehydrogenation zone 2. Excess hydrogen generated in the dehydrogenation reaction is withdrawn through line 15 during operation and the pressure Ln of the dehydrogenation chamber 2 is regulated and kept constant as a result. Conversely, the line 15 can be used during the start-up of the system to introduce hydrogen into the hydrogen cycle,
Die kohlenwasserstoffreiche flüssige Phase wird aus der Prennrone i abgezogen und durch Leitung 6 in eine Alky-The hydrocarbon-rich liquid phase becomes withdrawn from the prenrone i and through line 6 in an alky-
ι *ι *
lierungszoiu* 7 geleitet. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, diesen Strom vor der Einführung in die Alkyllerungszone 7 einer Behandlung zur Entfernung von Wasser aus diesem Strom, sofern Wasser dar Beschickung für die Dehydrierungszene 2 zugesetzt worden ist, und zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen leichter j la C. ., die durch geringfügige Krackung von C' .-Kohlenwasserstoffen in der Dehydrierungszone 2 erzeugt werden können, zu un~ t&rwerfen.lierungszoiu * 7 headed. In general, it is convenient to use this Stream prior to introduction into the alkylation zone 7 of a treatment to remove water from this stream if water is added to the feed for dehydration scene 2 and for removing hydrocarbons more easily j la C.. caused by minor cracking of C '. hydrocarbons can be generated in the dehydration zone 2 to un ~ t & r throws.
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Ferner wird cUir Alkylierungszone 7 eine monocyclisch© aromatische Verbindung zugeführtf die durch Leitung 13 in das Verfahren eingebracht wird» Ein Teil des der Alkyllerungszone-7 zugeführten Aromatenstroms besteht aus einem Rückführstrom, der durch Leitung 12 zufließt und dessen Herkunft nachstehend noch erläutert wird. Allgemein kann irgend-· eine alkylierbare monocyclische aromatische Verbindung verwendet werden, so lance sie von dem n-Paraffinstrom durch fraktionierte Destillation abtrennbar ist. Typische Beispiele sind Benzol, Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Methyläthylbenzol, Diäthylbenzol. Phenol, Mcnonitrobenzol u.dgl. Vorzugsweise wird als inor.ocyclische aromatische Verbindung Benzol verwendet.Further, Cuir alkylation 7 is supplied to a monocyclic © aromatic compound f which is introduced through line 13 to the process "A portion of the Alkyllerungszone-7 supplied Aromatenstroms consists of a recycle stream, which flows through line 12 and whose origin will be explained below. In general, any alkylatable monocyclic aromatic compound can be used so long as it can be separated from the n-paraffin stream by fractional distillation. Typical examples are benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, methylethylbenzene, diethylbenzene. Phenol, non-nitrobenzene and the like. Benzene is preferably used as the inor.ocyclic aromatic compound.
In der Alkylierungszone 7 werden die aromatische Verbindung und die kohlenwasserstoffreiche flüssige Phase aus der Trennzone 4 ir.it einem Alkylierungskatalysator, vorzugsweise Fluorwasserstoff, in Berührung gebracht. Die Einsatzströme können gleichseitig oder in Mischung miteinander eingeführt werden oder es kann die aromatische Verbindung mit dem Alkylierungskatalysator in Berührung gebracht und nachfolgend der kohlenwasserstoff reiche Strom zugeführt.werden. Das Molverhältnis von aromatischer Verbindung zu dem in;'dem Kohlenwasserstoffstrom enthaltenen Monoolefin wird allgemein oberhalb äquimolekularer Verhältnisse gehalten, vorzugsweise im Bereich von etwa 2:1 bis etwa 30 : 1, um eine'Polyalkylierung der aromatischen Verbindung und eine Polymerisation des Olefins so gering wie möglich zu halten*In the alkylation zone 7, the aromatic compound and the hydrocarbon-rich liquid phase are eliminated the separation zone 4 ir. with an alkylation catalyst, preferably Hydrogen fluoride, brought into contact. The feed streams can be introduced at the same time or in a mixture with one another or it can be the aromatic compound with the alkylation catalyst brought into contact and then fed the hydrocarbon-rich stream. The molar ratio from aromatic compound to the monoolefin contained in the hydrocarbon stream is generally above equimolecular Maintained ratios, preferably in the range of about 2: 1 up to about 30: 1 to avoid polyalkylation of the aromatic compound and to keep polymerization of the olefin as low as possible *
In der Alkylierungszone 7 werden die Reaktionsteilnehmer v/ähiend einer Reaktionsperiode von etwa 5 bis 100 Minuten mit dem Alkylierungskatalysator in Berührung gehalten, die im einzelnen angewendete Kontaktzeit hängt von verschiedenen Faktoren, wi»s der Art der Reaktionsteilnehmer, der Ast des Kata-*; lysators, der Temperatur usw., ab» Die Temperatur'in der Alky-.,In the alkylation zone 7, the reactants During a reaction period of about 5 to 100 minutes kept in contact with the alkylation catalyst, the the contact time used in particular depends on various factors, such as the type of reaction participants, the branch of the kata- *; lysators, the temperature, etc., from »Die Temperatur'in der Alky-.,
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lierungszone liegt im Bereich von etwa -18 bis 93 C (Ö bis 2OO°F) und vorzugsweise etwa 21 bis 66°C (70 - 1500F). Im allgemeinen wird ein Druck angewendet, eier ausreicht, um den Katalysator und die Reaktionsteilnehmer in flüssiger Phase zu halten.lierungszone is in the range of about -18 to 93 C (east to 2OO ° F), and preferably about 21 to 66 ° C (70 to 150 0 F). In general, a pressure is applied which is sufficient to maintain the catalyst and reactants in the liquid phase.
Nach der Alkylierung wird ein Kohlenwasserstoffgemisch, das die Alkylierungsprodukte zusammen mit zugeführten nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffen umfaßt, durch Leitung 8 abgezogen und einer Frakt:ioniereinrichtung 9 zugeführt. Wenn, wie bevorzugt, der Alkylierungskatalysator aus Fluorwasserstoff besteht, wird der Ausfluß aus der Alkylierungszone 7 zunächst in eine Trennzone geleitet, in ,der eine Säurephase von einer Kohlenwasserstoffphase getrennt wird. Die Kohlenwasserstoff phase wird dann in eine Abstreifkolonne geleitet, in der sie von mitgeschlepptem Fluorwasserstoff befreit wird. Die anfallende fluorwasserstofffreie Kohlenwasserstoffphase wird dann in die Fraktioniereinrichtung 9 eingespeist.After the alkylation, a hydrocarbon mixture, which the alkylation products together with, is fed includes unreacted hydrocarbons, withdrawn through line 8 and a fraction: ionizer 9 fed. If, as preferred, the alkylation catalyst consists of hydrogen fluoride, the effluent from the alkylation zone 7 will be first passed into a separation zone, in which an acid phase of a hydrocarbon phase is separated. The hydrocarbon phase is then passed into a stripping column in which it is freed from entrained hydrogen fluoride. The resulting hydrogen fluoride-free hydrocarbon phase is then fed into the fractionation device 9.
Die Fraktioniereinrichtung 9 kann irgendeinen geeigneten Zug von Fraktionierkolonnen umfassen, der zur Trennung des eingespeisten, Kohlenwasserstoffgemischs in eine an monocyclischen Aromaten reiche Fraktion, eine n-Paraffinfraktion, eine Fraktion aus arylsubstituierten η-Paraffinen und eine schwere Alkylatfraktion ausgelegt ist. Vorzugsweise um- . faßt die Einrichtung drei Fraktionierkolonnen, von denen die erste zur Abtrennung monocyclischer Aromaten aus dem eingespeisten Kohlenwasserstoffgemisch ausgelegt ist. Wenn, wie bevorzugt, Benzol alkyliert wird, dient diese Kolonnei zur Abtrennung von überschüssigem Benzol aus dem aus der Alkylierungszone 7 kommenden Kohlenwasserstoffgemisch. Die zurückgewonnene benzol reiche Fraktion wird zweckmäßig zu der Alkylierungszone durch Leitung 12 zurückgeführt. Diο Bodenanteile aus dieserThe fractionation device 9 may comprise any suitable train of fractionation columns designed to separate the fed hydrocarbon mixture into a fraction rich in monocyclic aromatics, an n-paraffin fraction, an aryl-substituted η-paraffins fraction and a heavy alkylate fraction. Preferably around. the device holds three fractionating columns, the first of which is designed to separate monocyclic aromatics from the hydrocarbon mixture fed in. If, as is preferred, benzene is alkylated, this column i serves to separate off excess benzene from the hydrocarbon mixture coming from the alkylation zone 7. The recovered benzene-rich fraction is conveniently returned to the alkylation zone through line 12. Diο soil fractions from this
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Benzolkolonne fließen durch eine nicht dargestellte Behandlungsstufe, in der Alkylfluoride entfernt werden, z.B. durch Behandlung mit Aluminiumoxyd, pie behandelten Bodenanteile aus der Benzolkolonne werden dann, in eine n-Paraffinkolonne eingeführt, aus der eine n-Paraffinfraktion, im vorliegenden Falle eine zur Hauptsache aus C..-Paraffinen bestehende Fraktion, als Uberkopfprodukt gewonnen wird; diese wird durch die Leitung IA zu der Dehydrierungszone 2 zurückgeleitet. Die Bodenanteile aus der Paraffinkolonne werden einer Waschmittelalkylatkolonne züge-, führt, aus der das als Produkt erzeugte Waschmittelalkylat in Form des Uberkopfprodukts durch Leitung 10 abgezogen wird; eine geringe Menge eines schweren Alkylats, gewöhnlich Diphenylalkane, bialkylindane usw. umfassend, wird als Bodenprodukt durch Leitung 11 abgezogen. Die Bildung dieses schweren Alkylats 1st in erster Linie auf die als Nebenprodukt in der Dehydrierungszone 2 gebildeten Diene und eine Alkylierung von einem Mol Benzol mitBenzene column flow through a treatment stage, not shown, in which alkyl fluorides are removed, for example by treatment with aluminum oxide, pie-treated bottoms from the benzene column are then introduced into an n-paraffin column from which an n-paraffin fraction, in the present case one mainly from C. Paraffins, which is obtained as an overhead product; this is returned to the dehydrogenation zone 2 through line IA. The bottom fractions from the paraffin column are drawn into a detergent alkoxide column, from which the detergent alkoxide produced as product is withdrawn in the form of the overhead product through line 10; a small amount of a heavy alkylate, usually comprising diphenylalkanes, bialkylindanes, etc., is withdrawn through line 11 as bottoms. The formation of this heavy alkylate is primarily due to the dienes formed as a by-product in dehydrogenation zone 2 and an alkylation of one mole of benzene
zwei Mol n-C,.-Monoolefinen zurückzuführen» 14 ·two moles of n-C, mono-olefins » 14 ·
Wenn das zu der Dehydrierungszone 2 zurückgeführte η-Paraffin arylsubstituierte η-Paraffine auch nur in Mengen enthält, die unter normalen Gesichtspunkten als unbedeutend anzusehen sind, tritt eine^übermäßige Desaktivierung des Dehydrierkatalysators ein. Im einzelnen gilt: Die übermäßige Katalysatordesaktivierung tritt ein, wenn die Menge an arylsubstituierten η-Paraffinen in diesem Rückführstrom einen solchen Betrag überschreitet, daß die vereinigte n-Paraffin-Beschickuhg, die der Dehydrierungszone zugeführt wird, mehr als etwa O„l Gewichtsprozent arylsubstituierte η-Paraffine enthält» Demgemäß wird der Arylparaffingehalt der vereinigten n-Parafflnbeschickung für die Dehydrierungszone.2 unterhalb 0,1 Gewichtsprozent gehalten. Da bei der technischen Durchführung des -Verfahrens das Verhältnis von Rückführmaterial zu Frischböschickung normalerweise im Bereich von etwa 4 : 1 bis etwa 9 s 1 liegt? kann die Menge en ; If the η-paraffin returned to the dehydrogenation zone 2 contains aryl-substituted η-paraffins even in amounts which are to be regarded as insignificant from normal viewpoints, excessive deactivation of the dehydrogenation catalyst occurs. In particular, the following applies: Excessive catalyst deactivation occurs when the amount of aryl-substituted η-paraffins in this recycle stream exceeds such an amount that the combined n-paraffin feed fed to the dehydrogenation zone has more than about oil percent aryl-substituted η -Paraffins contains »Accordingly, the aryl paraffin content of the combined n-paraffin feed for the dehydrogenation zone.2 is kept below 0.1 percent by weight. Since in the technical implementation of the process, the ratio of return material to fresh embankment is normally in the range from about 4: 1 to about 9 s 1? can en the amount ;
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arylsubstituiertem η-Paraffin in dem Rückführstrom den Grenzwert von 0,1 % etwas überschreiten, weil die Frischbeschickung gewöhnlich frei von diesen schädlichen Verbindungen ist. Um einen sicheren und stabilen Betrieb zu gewährleisten, so das geringe Schwankungen in dem Fraktioniersystem keinen kritischen Einfluß gewinnen, wird jedoch zweckmäßig der Rückführstrom etwa bei dem Grenzwert von 0,1 % oder darunter gehalten, so daß auf jeden Fall ein Gehalt von weniger als 0,1 Gewichtsprozent Arylparaf f inen in der Gesamtbeschickung für die Dehydrierungszone sichergestellt ist.aryl-substituted η-paraffin in the recycle stream is the limit of 0.1%, because the fresh load is usually free from these harmful compounds. To one to ensure safe and stable operation, so the low Fluctuations in the fractionation system do not have a critical impact, but the recycle stream is expedient at around kept to the limit of 0.1% or below, so that on everyone Case less than 0.1 weight percent aryl parafins in the total feed to the dehydrogenation zone is ensured.
Grundsätzlich können in dem n-Paraffinrückführstrom anwesende ary!substituierte n-Para-ffine durch irgendwelche bekannten Maßnahmen entfernt werden, praktisch 1st es jedoch am besten und einfachsten, die Betriebsbedingungen in der Trennzone, in der die Rückführparaffine von dem Alkylat abgetrennt werden, entsprechend zu regeln. Da bei technischer Durchführung diese Trennung normalerweise durch fraktionierte Destillation erfolgt, läßt sich die Menge an arylsubstituierten η-Paraffinen, die bei der Trennung der n-Päraffine von dem Arylparaf finalkylat Überkopf irr. Gemisch mit dem n-Paraffinrückfuhrstrom ausgetragen wird, in einer entsprechend ausgelegten Fraktionierkolonne leicht durch richtige Anpassung entweder der Temperatur des Wiedererhitzers oder des Verhältnisses von Rückfluß zu Beschickung oder beider Parameter zugleich steuern, d.h. durch einfache für den netrieb einer Kolonne an sich bekannte Maßnahmen. Beispielsweise wurde in einer technischen Betriebsdurchführung bei Überschreiten eines Arylparaffingehalts von 0,1 % durch Erhöhung des Rückfluß/Beschickungs-Verhältnisses von 0,25 : 1 auf "0,5 : 1 der Arylparaffingehalt deutlich unter 0,1 % verringert. In entsprechender Weise kann durch Verringerung der Temperatur des Wiedererhitzers das gleiche Ergebnis erzielt werden.In principle, in the n-paraffin recycle stream present ary! substituted n-para-ffins by any known measures are removed, but in practice it is best and simplest to check the operating conditions in the Separation zone, in which the recycle paraffins are separated from the alkylate, to be regulated accordingly. As with technical implementation this separation is normally done by fractional distillation, the amount of aryl-substituted η-paraffins that endkylat overhead in the separation of the n-paraffins from the aryl paraffins. Mix with the n-paraffin recycle stream is discharged, easily in a properly designed fractionation column by correct adaptation of either the Control the temperature of the reheater or the ratio of reflux to charge or both parameters at the same time, i.e. by simple ones known per se for the operation of a column Measures. For example, in a technical operational implementation when an aryl paraffin content of 0.1% is exceeded by increasing the reflux / feed ratio from 0.25: 1 to "0.5: 1 the aryl paraffin content is significantly below 0.1% reduced. Similarly, lowering the temperature of the reheater can produce the same result be achieved.
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Die nächstehenden Beis^ielärtigen Angabfen veranschaulichen eine typische technische^ Betriebsäürchftihrung. Das Einsatzmateriäl besteht aus einem Ci^-G-^The following examples illustrate a typical technical management. That Input material consists of a Ci ^ -G- ^
mit einem Anfangssieöepiiiikt von l9ö°C (-§7'3°F) ünä eiriem Siedeendpunkt von 225°C C437°F), der 6/4 Gewichtsprozent n-Decan, 41,6 Gewichtsprozent n-ündecäü^ 41,2 Gewichtsprozent n-Dodecan, 8,7 Gewichtsprozent n-Trideeän und Q1 4 Gewichtsprozent n-Tetradecan enthält * Das Eihsäfezmäterial Besteht somit zu 98,3 Gewichts prozent atis ri-Paraffihehi Die Ergebnisse einer irtvassenspektrometrischeu Analyse zeigen» daß die restlichen Bestandteile in erster Linie aus monocyelischeri Paraffinen und dicyclisehen Paraffinen mit geringeren Mengen an Aromaten bestehen« Weiter enthält dieses Einsatzmateriäl 0,1 GevTichtsteile-je-Million Schwefel und 4,3 Gewichtsteile-je-Million Stickstoff»with an initial temperature of 19 ° C (-§7'3 ° F) and a final boiling point of 225 ° C (437 ° F), the 6/4 percent by weight of n-decane, 41.6 percent by weight of n-decane, 41 , 2 percent by weight of n-decane dodecane, 8.7 weight percent n-Trideeän and Q 1 contains 4 weight percent of n-tetradecane * the thus Eihsäfezmäterial consists of 98.3 weight percent ATIS ri-Paraffihehi the results of the analysis show irtvassenspektrometrischeu "that the remaining constituents primarily from monocyelischeri Paraffins and dicyclic paraffins with lower amounts of aromatics exist «Furthermore, this input material contains 0.1 parts per million by weight of sulfur and 4.3 parts by weight per million of nitrogen»
Der in der Dehydrierungszone 2 verwendete Katalysator ist eine Zusammensetzung aus ÄliMftiniumoxyd, Platin, Lithium und Arsen. Er war hergestellt nach der Arbeitsweise der USA-Patentschrift 3 291 755. Gemäß chemischer Analyse enthält er O,76 Gewichtsprozent Platin? O»Ö74 Gewichtsprozent Arsen und G,495 Gewichtsprozent Lithium, jeweils berechnet als Elenente. Der Katalysator liegt in der Dehydrierungssone in Form eines Festbstts aus Kugeln von 1,6 mm Durehmesser vor»The catalyst used in the dehydrogenation zone 2 is a composition of aluminum oxide, platinum, lithium and arsenic. It was made according to the procedure of US Pat. No. 3,291,755. According to chemical analysis, it contains 0.76 percent by weight of platinum ? 0.14 percent by weight arsenic and G, 495 percent by weight lithium, each calculated as elements. The catalyst is in the dehydration zone in the form of a solid consisting of spheres 1.6 mm in diameter »
In der Alkylierungszone 7 wird als Katalysator eine Lösung von im wesentlichen wasserfreier 95 gewichtsprozentiger Fluorwasserstoffsäure verwendet,.In the alkylation zone 7, a solution of essentially anhydrous 95 percent by weight is used as a catalyst Used hydrofluoric acid.
Das Einsatzmaterial tritt in das Verfahren durch die Leitung 1 ein und wird mit einem Rückführparaffinstrom aus der Leitung 14 in· einem Verhältnis von δ. ¥olumenteilen Rückführstroia je VoIurnenteil frischem. Einsatsmaterlal vermischt,, Das erhaltene Gemisch, «äas 0,08 Prozent arylsubstituierte η-Paraffine enthält, wird mit einem WasserstoffrückführstromThe feed enters the process through line 1 and is exited with a recycle paraffin stream of the line 14 in a ratio of δ. ¥ oil parts of the return route each part fresh. Material mixed, The resulting mixture was 0.08 percent aryl-substituted Contains η-paraffins, is with a hydrogen recycle stream
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in solchen Mengen vereinigt, daß etwa 10 Mol H_ je Mol Kohlenwasserstoffe im Gemisch vorliegen. Der vereinigte Strom wird in einer Erhitzungseinrichtung auf eine Temperatur im Bereich von 454 bis 51O°C ( 850 - 95O°F) erhitzt, wobei die jeweils vorliegende Temperatur innerhalb dieses Bereiches langsam gesteigert wird, um ständig eine Umwandlung von IO Gewichtsprozent der in die Dehydrierzono 2 eintretenden η-Paraffine aufrechtzuerhalten. Das anfallende erhitzte Gemisch aus Kohlenwas-» serstoffen und Wasserstoff wird in die das Festbett des Dehydrierkatalysators enthaltende Dehydrierungszone 2 in einer Zuführungsrate entsprechend einer stündlichen RaumstrÖmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 30 h , bezogen auf das zugeführte Gesamtgemisch, eingeführt. Die Dehydrierungszone 2 wird bei einem Druck von 3,4 atm (35 psig) betrieben.combined in such amounts that about 10 moles of H_ per mole of hydrocarbons are present in a mixture. The combined stream is in a heater to a temperature in the range heated from 454 to 520 ° C (850-950 ° F), the respectively present temperature within this range is slowly increased in order to constantly achieve a conversion of IO percent by weight of the η-paraffins entering the dehydration zone 2. The resulting heated mixture of hydrocarbons and hydrogen is used in the fixed bed of the dehydrogenation catalyst containing dehydrogenation zone 2 at a feed rate corresponding to an hourly space flow rate of the liquid of 30 h, based on the supplied Total mixture, introduced. The dehydration zone 2 becomes operated at 3.4 atm (35 psig) pressure.
Der Gesamtausfluß aus der Dehydrierungszone 2 wird durch die Leitung 3 abgezogen, auf 27°C (80°F) gekühlt · und in die Trennzone 4 eingeleitet. Eine wasserstoff reiche Gasr· phase wird aus der Trennzone 4 durch die Leitung 5 abgenommen und ein Teil davon wird über einen Verdichter zu der Dehydrierzone 2 zurückgeführt. Die flüssige Kohlenwasserstoffphase wird aus der Trennzone 4 durch die Leitung 6 abgezogen, getrocknet und durch Destillation von gekrackten Produkten befrei tv und dann In die Alkylierungszone 7 eingespeist.The total outflow from dehydration zone 2 withdrawn through line 3, cooled to 27 ° C (80 ° F) and introduced into the separation zone 4. A hydrogen rich gas phase is removed from the separation zone 4 through line 5 and part of it becomes the dehydrogenation zone via a compressor 2 returned. The liquid hydrocarbon phase becomes withdrawn from the separation zone 4 through line 6, dried and by distillation of cracked products free tv and then Feeded into the alkylation zone 7.
In der Alkylierungszone 7 wird die flüssige Kohlenwasserstoffphase vermischt. Dieses tritt in die Alkylierungszone 7 durch die Leitung 13 in einer Menge von etwa 10 Mol Benzol je Mol n-Moncolefin ein. Das sich ergebende Kohlenwasserstoffgemisch wird dann mit wasserstofffreiem Fluorwasserstoff in einem Verhältnis von 2 Volumenanteilen HF je Volumenanteil Kohlenwasserstoffgemisch vermischt. Die Alkylierungszone 7 wird bei einer Temperatur von 380C(IOO0F), einem Druck von 18 atm (250 psig)In the alkylation zone 7, the liquid hydrocarbon phase is mixed. This enters the alkylation zone 7 through line 13 in an amount of about 10 moles of benzene per mole of n-moncolefin. The resulting hydrocarbon mixture is then mixed with hydrogen-free hydrogen fluoride in a ratio of 2 parts by volume of HF per part by volume of hydrocarbon mixture. The alkylation zone 7 is at a temperature of 38 0 C (100 0 F), a pressure of 18 atm (250 psig)
'.it Benzo! ZOfOU ζ«( /M Sä- '.it Benzo! ZOfOU ζ «(/ M Sä-
und einer Verweilzeit von etwa 20 Minuten betrieben. Die Alkylierungszone 7 ist mit einer Kühleinrichtung ausgestattet, um die Wärme aus der ablaufenden exothermen Reaktion abzuführen.and a residence time of about 20 minutes. The alkylation zone 7 is equipped with a cooling device to remove the heat from the exothermic reaction that is taking place.
Der Ausflxiß der Alkylierungszone fließt in eine in der Zeichnung nicht dargestellte Trennzone, in der sich eine Säurephase von einer Kohlenwasserstoffphase scheidet. Die Säurephase wird in die Alkylierungszone 7 zurückgeführt, wobei angesammelter Säureschlamm periodisch entfernt wird. Die Kohlenwasserstoffphase wird dann durch die Leitung 8 in die Frakioniereinrichtung 9 eingeführt. In der Fraktioniereinrichtung 9 wird zunächst nicht umgesetztes Benzol als Uberkopfprodukt aus dem zugeführten Kohlenwasserstoffgemisch abgetrennt. Die abgetrennte Benzolfraktion wird· durch die Leitung'12 zu der Alkylierungszone zurückgeführt. Die Bodenanteile der Benzolkolonne werden zu einer Aluminiumoxyd-Behandlungszone geleitet, in der Alkyl-' fluoride entfernt werden. Das anfallende alkylfluoridfreie Kohlenwasserstoff gemisch wird weiter getrennt in eine-n-Paraffine umfassende übertopffraktion, die 0,1 Gewichtsprozent arylsubstituierte Paraffine enthält und durch die Leitung 14 zu der Dehydrierungszone 2 zurückgeführt wird, eine aus phenylsubstituierten η-Paraffinen bestehende Fraktion, die durch die Leitung 10 abgezogen1· und gewonnen wird, und eine schwere Alkylatfraktion, die das Verfahren durch die Leitung 11 verläßt.The outflow from the alkylation zone flows into a separation zone, not shown in the drawing, in which an acid phase separates from a hydrocarbon phase. The acid phase is returned to the alkylation zone 7, with accumulated acid sludge being removed periodically. The hydrocarbon phase is then introduced into the fractionation device 9 through line 8. In the fractionation device 9, unconverted benzene is first separated off as an overhead product from the supplied hydrocarbon mixture. The separated benzene fraction is returned to the alkylation zone through line 12. The bottom portions of the benzene column are passed to an alumina treatment zone in which alkyl fluorides are removed. The resulting alkyl fluoride-free hydrocarbon mixture is further separated into a top-pot fraction comprising n-paraffins, which contains 0.1 percent by weight of aryl-substituted paraffins and is recycled through line 14 to dehydrogenation zone 2, a fraction consisting of phenyl-substituted η-paraffins, which is passed through line 10 withdrawn 1 x and recovered and a heavy alkylate fraction exiting the process through line 11.
Das nachstehende Beispiel veranschaulicht dieThe example below illustrates the
Wichtigkeit einer Verringerung, v/enn nicht gänzlichen Beseitigung, der Menge art arylsubstituiertem η-Paraffin, die in die katalytische Dehydrierzone gelangt. In diesem Beispiel wurden zwei getrennte, abgesehen von dem Gehalt an arylsubstituierten η-Paraffinen völlig gleiche Betriebsläufe, nachstehend als AImportance of a reduction, if not complete elimination, the amount of type aryl-substituted η-paraffin that is included in the catalytic dehydrogenation zone arrives. In this example two separate, apart from the content of aryl-substituted η-paraffins completely identical operations, hereinafter referred to as A
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Jt*Jt *
und H bezeichnet, durchgeführt, in beiden Fällen bei einem Reaktorauslaßdruck von 3 atm (30 psig) , einer stiJndliehen, Raum*? strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 32,0 h~" , einen Wasserstoff/Gesamtkohlenwasserstoffbeschickung-Verhältnts von 8 : 1 und einem Wassergehalt in der Kohlenwasserstoffbeschickung von 20OO Gewichtsteilen-je-Million. Als Katalysator wurde in beiden Betriebsläufen die in v^iL^.idung mit der vorstehend erläuterten beispielartigen Durchführungsform angegebene Zusammensetzung benutzt. Die Kohlenwasserstoffbeschickung für den Betriebslauf A war frei von arylsubstituierten Paraffinen und bestand zu 98,5 Gewichtsprozent aus C1Q-C. ,."Normalparaffinen. Für den Betriebs lauf B wurden 0,5 Gewichtsprozent arylsubstituierte Paraffine mit 16 bis 21 Kohlenstoffatomen je Molekül zu der beim Betriebslauf A verwendeten Beschickung zugesetzt. In beiden Betriebsläufen wurde die Kohlenwasserstoffbeschickung bei verschiedenen, jeweils in gleicher Weise nachgestellten Reaktoreinlaßtemperaturen verarbeitet. Der Reaktorausfluß wurde gekühlt und das anfallende flüssige Produkt wurde analysiert, wobei die Menge an n-01eflnen im Reaktorausfluß, in Gewichtsprozent, als Kennwart für die Katalysatoraktivität herangezogen wurde.and H denotes, carried out, in both cases at a reactor outlet pressure of 3 atm (30 psig), a sturdy space *? liquid flow rate of 32.0 hours, a hydrogen / total hydrocarbon feed ratio of 8: 1 and a water content in the hydrocarbon feed of 20OO parts by weight per million The hydrocarbon feed for operation A was free of aryl-substituted paraffins and consisted of 98.5 percent by weight of C 1Q -C. "normal paraffins. For Run B, 0.5 weight percent aryl-substituted paraffins having 16 to 21 carbon atoms per molecule were added to the feed used in Run A. In both runs, the hydrocarbon feed was processed at different reactor inlet temperatures, each adjusted in the same way. The reactor effluent was cooled and the resulting liquid product was analyzed, the amount of n-oils in the reactor effluent, in percent by weight, being used as an indicator of the catalyst activity.
Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt: <- 'The results are compiled in the table below: <- '
3 0 9 8 0 9/11S33 0 9 8 0 9 / 11S3
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abschnittOperating
section
zei-trauni,
Stunden seit
BeginnOperational
zei-trauni,
Hours since
Beginning
abschnitteMeans of
sections
1-3Operate ~
1-3
Temp.Temp.
n-Olefine im Reaktorausflu3, Gew-.-1 n-olefins in the reactor from flu3, weight -.- 1
Mittel der Betriebsabschnitte 5-26 Means of operating sections 5-26
158-164 172-176 182-188158-164 172-176 182-188
Mittel der Betriebsabschnitte 28-32Means of operating sections 28-32
194-200 212-218 218-223 242-243194-200 212-218 218-223 242-243
460460
465465
470470
475475
lauf AOperational
run A
lauf BOperational
run B
Mittel der Betxitabsabschnitte 34-42 7,2 Mean of Betxitabs Sections 34-42 7.2
8,0 7,3 7,5 8,0 7,9 8,18.0 7.3 7.5 8.0 7.9 8.1
7,87.8
8,98.9
9,19.1
9,09.0
•9,3 9,4• 9.3 9.4
9,5 9 ,49.5 9, 4
7,37.3
8,18.1
.7,9.7.9
' 7,47.4
7,37.3
7,27.2
7,07.0
7,57.5
7,57.5
. 7,3. 7.3
7,47.4
7,4 8,47.4 8.4
3,0 7,93.0 7.9
8,18.1
s/1s / 1
Aus den in der Tabelle aufgeführten Werten geht die schädliche Wirkung bereits sehr kleiner Mengen an Arylparaffinen auf die Aktivität des Dehydrierkatalysators eindeutig hervor. Beispielsweise war nach 248 Stunden, d.h. etwa 10 Tagen* die Katalysatoraktivität im Detriebslauf A, d.h. ohne Arylparaffine, um über 16 % höher als die Katalysatoraktivität im Betriebslauf B, d.h. mit 0,5 % Arylparaffinen. Bei Heran-The harmful effects of even very small amounts of aryl paraffins can be seen from the values listed in the table clearly shows the activity of the dehydrogenation catalyst. For example, after 248 hours, i.e. about 10 Days * the catalyst activity in run A, i.e. without Aryl paraffins, over 16% higher than the catalyst activity in run B, i.e. with 0.5% aryl paraffins. When approaching
« Ziehung des Mittelwerts der Betriebsabschnitte 34-42 ergibt sich eine noch höhere Aktivitätsverbesserung von über 20 %. Innerhalb der ersten 100 Stunden, d.h. etwa 4 Tage, sind·beträcht* liehe Aktivitätsverschiebungen zu beobachten.«Taking the mean of operating sections 34-42 results an even higher improvement in activity of over 20%. Within of the first 100 hours, i.e. about 4 days, are considerable * observed shifts in activity.
Ähnliche Ergebnisse, die bei Betriebedurchführung mit geringeren Mengen an Arylparaffinen in der Beschickung erhalten wurden, zeigen, daß für eine gegebene Betriebedurchführung aus verfahrenstechnischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten die Menge an arylsubstituierten η-Paraffinen in der Gesamtbeschickung für die Dehydrierungszone unterhalb etwa 0/1 Gewichtsprozent gehalten werden muß. Bei diesen schädlichen Arylparaffinen handelt es sich un die Arylparaffin*# die durch Alkylierung mit Monoolefinen von 9 bis 20 Kohlenstoffatomen je Molekül gebildet werden und demgemäß bei Einsatt von Benzol-· als aromatischer Verbindung 15 bis 26 Kohlenstoffatom« im Molekül aufweisen.Similar results obtained when operating with lower amounts of aryl paraffins in the feed show that for a given operation from procedural and economic points of view the amount of aryl substituted η-paraffins in the total feed to the dehydrogenation zone below about 0/1 Weight percent must be kept. These harmful aryl paraffins are the aryl paraffins * # that run through Alkylation with monoolefins of 9 to 20 carbon atoms per molecule are formed and accordingly when using benzene · as aromatic compound 15 to 26 carbon atoms «in the molecule exhibit.
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