DE2428621A1 - Verfahren zur herstellung von festen sauren katalysatoren und kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren unter verwendung dieser katalysatoren - Google Patents
Verfahren zur herstellung von festen sauren katalysatoren und kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren unter verwendung dieser katalysatorenInfo
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Description
Köln, den 11.6.1974 Kl/Ax
Britannic House, Moor Lane, London SC2Y 9BU (England).
Verfahren zur Herstellung von festen sauren Katalysatoren und Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren unter Verwendung dieser Katalysatoren.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von festen sauren Katalysatoren und Kohlenwasserstoffumwandlungsverfähren,
die unter Verwendung dieser Katalysatoren durchgeführt werden.
Die Herstellung von stark sauren Katalysatoren durch Umsetzung von Fluoriden von Metallen der V. Gruppe, z.B,
SbFc, mit Fluorwasserstoff-und Fluorsulfonsäure wurde
bereits beschrieben, und ihre Verwendung für die Isomerisierung, Alkylierung und Krackung von Kohlenwasserstoffen
wurde bereits vorgeschlagen. Diese Katalysatoren sind jedoch homogen, und ihre Abtrennung und
Rückgewinnung aus dem Reaktionsgemisch ist daher schwierig.
Die USA-Patentschrift 3 3°A 202 beschreibt die Herstellung
eines heterogenen Katalysators durch Imprägnieren eines als Träger dienenden inerten fluoridierten Aluminiumoxyds
mit Hexafluorantimonsäure, die aus einem
Gemisch von Fluorwasserstoff und Antimonpentafluorid
hergestellt worden ist. Die Beschreibung betont, daß 409882/1157
der auf Trägerinaterialien angewandte Ausdruck "inert"
bedeutet, daß das Trägermaterial mit der Hexafluoranti- : monsäure nicht wesentlich reagiert. Dies erfordert
nicht unbedingt, daß das Trägermaterial von Natur aus ; inert ist, sondern daß nicht-inerte Feststoffe einer
Behandlung, durch die sie inert werden, z.B. durch ] Überziehen mit einer dünnen Schicht eines inerten ; Materials, unterworfen werden. Nicht-inerte poröse i Feststoffe, die sich als Träger eignen, werden somit
einer Passivierungsbehandlung unterworfen, durch die ; der Träger gegenüber Hexafluorantimonsäure vor seiner
Imprägnierung mit dieser Säure inert gemacht wird. ;
bedeutet, daß das Trägermaterial mit der Hexafluoranti- : monsäure nicht wesentlich reagiert. Dies erfordert
nicht unbedingt, daß das Trägermaterial von Natur aus ; inert ist, sondern daß nicht-inerte Feststoffe einer
Behandlung, durch die sie inert werden, z.B. durch ] Überziehen mit einer dünnen Schicht eines inerten ; Materials, unterworfen werden. Nicht-inerte poröse i Feststoffe, die sich als Träger eignen, werden somit
einer Passivierungsbehandlung unterworfen, durch die ; der Träger gegenüber Hexafluorantimonsäure vor seiner
Imprägnierung mit dieser Säure inert gemacht wird. ;
Gemäß der Erfindung werden feste saure Katalysatoren :
hergestellt, indem Fluoride von Metallen der V. Gruppe : unmittelbar mit anorganischen Oxyden, die oberflächliche
Hydroxylgruppen enthalten, umgesetzt v/erden. !
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Herstellung
von festen sauren Katalysatoren, die für die Verwendung
in Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktionen geeignet
sind, nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man Verbindungen der Formel XF1-, worin X Phosphor, Arsen, Antimon, Wismut, Tantal, Vanadium, oder ; Niob ist, mit einem anorganischen Oxyd umsetzt, das
oberflächliche Hydroxylgruppen enthält und einen Ho-Wert von weniger als 3,O hat.
von festen sauren Katalysatoren, die für die Verwendung
in Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktionen geeignet
sind, nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man Verbindungen der Formel XF1-, worin X Phosphor, Arsen, Antimon, Wismut, Tantal, Vanadium, oder ; Niob ist, mit einem anorganischen Oxyd umsetzt, das
oberflächliche Hydroxylgruppen enthält und einen Ho-Wert von weniger als 3,O hat.
Der Ausdruck "Ho-Wert" wird von H.A. Benesi in J. Amer.
Chem. Soc. 1956, 7§, 54-90, definiert.
Chem. Soc. 1956, 7§, 54-90, definiert.
Als anorganische Oxyde kommen Oxyde von Elementen der
II. bis VI. Gruppe, vorzugsweise der III. und IV. Gruppe der Periodensystems nach Mendelejev oder Gemische
solcher Oxyde infrage. Vorzugsweise werden als Oxyde
Aluminiuinoxyd, Boroxyd oder ihre Gemische mit Siliciumdioxyd verwendet.
II. bis VI. Gruppe, vorzugsweise der III. und IV. Gruppe der Periodensystems nach Mendelejev oder Gemische
solcher Oxyde infrage. Vorzugsweise werden als Oxyde
Aluminiuinoxyd, Boroxyd oder ihre Gemische mit Siliciumdioxyd verwendet.
Das verwendete anorganische Oxyd kann aus einer Heteropolysäure
auf einem Träger durch Imprägnieren des Trägers mit einer Lösung der Heteropolysäure, anschliessendes
Trocknen und Erhitzen zum Abtreiben des Kristallwassers hergestellt werden. Ein geeigneter Träger ist
Siliciumdioxyd. Es wird angenommen, daß das Produkt ein Gemisch von Oxyden ist, die weitgehend auf dem Träger
dispergiert sind. :
Um den Ho-Wert des anorganischen Oxyds zu senken, kann
es vor der umsetzung mit der Verbindung der Formel XEV beispielsweise durch Imprägnieren mit Ammoniumfluorid
und anschließendes Erhitzen teilweise fluoriert werden. Es ist auch möglich, das anorganische Oxyd durch Umsetzung
mit einem Sulfonierungsmittel teilweise zu sulfonieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird Aluminiumoxyd, das oberflächliche Hydroxylgruppen enthält, mit einer genügenden Menge eines Fluorierungs-
oder Sulfonierungsmittels umgesetzt, um das Aluminiumoxyd teilweise zu fluorieren oder zu sulfonieren. Nach
Entfernung von überschüssigem Fluorierungs- oder Sulfonierungsmittel wird das teilweise fluorierte oder
sulfonierte Aluminiumoxyd mit der Verbindung der Formel XFc, in der X Phosphor, Arsen, Antimon, Wismut, Tantal,
Vanadium oder Niob ist, umgesetzt.
Unter teilweiser Fluorierung ist die Umsetzung des Aluminiumoxyds mit weniger Fluorierungsmittel gemeint,
als zur vollständigen Umwandlung des Aluminiumoxyds in Aluminiumtrifluorid erforderlich ist. Es wird angenommen,
daß durch teilweises Fluorieren des Aluminiumoxyds ein Aluminiumoxyd gebildet wird, in dem einige, aber
nicht alle oberflächlichen Hydroxylgruppen durch Fluor ersetzt sind. Dementsprechend ist unter teilweiser
Sulfonierung die Umsetzung des Aluminiumoxyds mit
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weniger Sulfonierungsmittel gemeint als zur vollständigen Umwandlung des Aluminiumoxyds in Aluminiumsulfonat erforderlich
ist. Es wird angenommen, daß bei der Teilsulfonierung einige, aber nicht alle Wasserstoffatome in'den
Hydroxylgruppen durch -SO,H-Gruppen ersetzt werden..
Das Aluminiumoxyd kann durch Behandeln mit Fluorwasserstoff oder Ammoniumfluorid und anschließendes Erhitzen
teilweise fluoridiert werden. j
Das Aluminiumoxyd kann durch Behandeln mit Chlorsulfon- ;
säure (HSO^Cl) oder mit Schwefeldioxyd in Mischung mit
Luft oder mit Schwefeltrioxyd teilweise sulfoniert werden. Fluorsulfonsäure kann ebenfalls verwendet werden, jedoch
ist sie als Sulfonierungsmittel weniger wirksam. !
Vorzugsweise wird das teilweise fluorierte Aluminiumoxydnach der Entfernung von etwaigem nicht umgesetztem
Fluorierungs- oder Sulfonierungsmittel und vor der Umsetzung des Aluminiumoxyds mit der Verbindung der
Formel XPc einige·Zeit mit einem Inertgas bei erhöhter
Temperatur behandelt. Geeignet ist eine Behandlung, bei der das teilweise fluorierte Aluminiumoxyd mit Stickstoff
bei einer- Temperatur im Bereich von 300 bis 800 C
für eine Zeit von 1 bis 8 Stunden zusammengeführt wird.
Das Aluminiumoxyd kann in beliebigen verschiedenen r
Kristallformen vorliegen, jedoch wird γ-Aluminiumoxyd oder Y[-Aluminiumoxyd bevorzugt. Amorphes Aluminiumoxyd
kann ebenfalls verwendet werden. . ;
Das Aluminiumoxyd kann mit einem anderen anorganischen Oxyd gemisch werden. Geeignete anorganische Oxyde sind
Boroxyd und Siliciumdioxyd. ■
Der Grad der Teilfluorierung oder Teilsulfonierung wird
so gewählt, daß das Aluminiumoxyd 1 bis 45 Gew.-%, '
vorzugsweise 1 bis 25 Gew.-%, insbesondere 5 bis 25
Gew.-% Fluor bzw. 1 bis 20 %, vorzugsweise 2 bis 12
Gew.-% Schwefel enthält.
409882/1157 "
Eine Hydrierkomponente, z.B. ein Metall der VIII. Gruppe kann auf dem fluorierten oder sulfonierten Aluminiumoxyd
vorhanden sein, bevor dieses mit der Verbindung der Formel XP^ zusammengeführt wird. Die Hydrierkomponente
kann dem Aluminiumoxyd vor oder nach der Teilfluorierung
oder Tei!sulfonierung zugesetzt werden. Von
den Metallen der VIII. Gruppe, die als Hydrierkomponente verwendet werden können, wird Platin in Mengen von
0,01 bis 5 Gew.-% bevorzugt.
Es wird angenommen, daß die Produkte der Reaktion zwischen dem anorganischen Oxyd und der Verbindung der
Formel XF,- Einheiten der folgenden Formeln enthalten:
- 0 - XF "H+ und/oder
- 0
Wenn Aluminiumoxyd als anorganisches Oxyd verwendet wird, wird angenommen, daß die Verbindung XEV mit den
oberflächlichen Hydroxylgruppen des Aluminiumoxyds reagiert, und daß die Reaktionsprodukte Einheiten der
Formel
>A1 - 0' - XF "H+ und/oder
oder im Falle des sulfonierten Aluminiumoxyds Einheiten der Formel
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Al - OX5 -H+ oder
Al Al
enthalten. Eine Begrenzung der Erfindung auf die vorstehende Annahme ist jedoch nicht beabsichtigt.
In der Verbindung der Formel XF ^ ist X vorzugsweise
Antimon.
Die Verbindung der Formel XF1- kann in der Dampfphase
über das die -OH-Gruppen enthaltende anorganische Oxyd oder das teilweise fluorierte oder sulfonierte Aluminium
oxyd geleitet oder durch Imprägnieren aus einer Lösung in einem Lösungsmittel, z.B. 1,1,2-Trichlortrifluoräthan,
aufgebracht werden. Es ist auch möglich, das teilweise fluorierte Aluminiumoxyd mit einer Lösung der
Verbindung der Formel XBV in Schwefeldioxyd zu imprägnieren.
*
Das anorganische Oxyd oder teilweise fluorierte oder sulfonierte Aluminiumoxyd wird mit der Verbindung der
Formel XFj- vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich
ο
von -50 bis +140 C umgesetzt, wobei eine Temperatur von
von -50 bis +140 C umgesetzt, wobei eine Temperatur von
0° bis 1200C besonders bevorzugt wird.
Der Ho-Wert des anorganischen Oxyds oder des teilweise
fluorierten oder sulfonierten Aluminiumoxyds liegt vorzugsweise unter -8,0.
Nach der Umsetzung der Verbindung der Formel XF ^ mit dem
anorganischen Oxyd oder dem teilweise fluorierten oder sulfonierten Aluminiumoxyd wird ein etwaiger Überschuß
der Verbindung XF,- vorzugsweise entfernt. Dies erfolgt
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vorzugsweise durch Desorption bis zur Gewichtskonstanz bei einer Temperatur unter 200 C, vorzugsweise bei
einer Temperatur im Bereich von 20° bis 120 C.
Die nach den vorstehend beschriebenen Verfahren hefgestellten
Katalysatoren werden vorzugsweise durch Behandlung der Katalysatoren mit Isobutan,„vorzugsweise mit im
Überschuß verwendetem Isobutan aktiviert. Ein etwaiger Isobutanüberschuß wird vorzugsweise vor der Verwendung
des Katalysators für Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren entfernt.
Die Erfindung umfaßt ferner die nach den vorstehend
beschriebenen Verfahren hergestellten Katalysatoren. '
Die nach den beschriebenen Verfahren hergestellten Katalysatoren können zur Katalysierung der verschiedensten
KohlenwasserstoffUmwandlungsreaktionen, die durch saure
Katalysatoren katalysiert werden, z.B. Alkylierung, Isomerisierung, Dealkylierung, Transalkylierung, Disproportionierung
und Krackung, verwendet v/erden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Erfindung demgemäß auf die Isomerisierung von Kohlenwasserstoffen nach ι
einem Verfahren gerichtet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die eingesetzten Kohlenwasserstoffe mit
einem festen sauren Katalysator, der nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, unter
Isomerisierungsbedingungen zusammenführt.
Als Kohlenwasserstoffe werden vorzugsweise n-Paraffine
oder Gemische von η-Paraffinen mit C-Zahlen von 4- bis 10, z.B. n-Pentan, eingesetzt, wobei als isomerisierte
Produkte Isoparaffine, z.B. Isopentan, erhalten werden.
Die Isomerisierung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von -20 bis +1000C, insbesondere +10 bis
+50 C, und einem Druck im Bereich von 0,55 bis 35 kg/cm ,
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durchgeführt.
Für die Isomerisierung beträgt die Antimonmenge auf dem Katalysator vorzugsweise 1 bis 25 Gew.-%, insbesondere
5 bis 15 Gew.-%. Das fluorierte Aluminiumoxyd enthält vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% Fluor ausschließlich des
im SbF1- enthaltenen Fluors.
Bei der Isomerisierung ist festgestellt worden, daß durch Erhöhung der Temperatur der Umsatz gesteigert
wird. Es ist ferner festgestellt worden, daß unter
ο einem Wasserstoffdruck von 1 kg/cm in hohem Maße eine Krackung und Disproportionierung stattfinden. Durch
Zusatz von Cyclohexan oder anderen Naphthenen werden jedoch diese unerwünschten Nebenreaktionen unterdrückt.
Vorzugsweise wird daher dem eingesetzten Kohlenwasserstoff 1 bis 10 Gew.-% eines Naphthene, z.B. Cyclohexan,
zugesetzt. ;
Fluorwasserstoff kann dem eingesetzten Kohlenwasserstoff in einer Menge von weniger als 5 Gew.—% als Ausgleich
für Fluorwasserstoff, der während des Verlaufs der Reaktion vom Katalysator entfernt worden ist, zugesetzt
werden.
Aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Benzol,
werden vorzugsweise vom Einsatzmaterial entfernt. Vorzugsweise enthält das Einsatzmaterial weniger als
O1I %, insbesondere weniger als 0,01 Gew.-% Aromaten.
Gemäß einem weiteren Merkmal umfaßt die Erfindung die Krackung von Kohlenwasserstoffen nach einem Verfahren,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die eingesetzten Kohlenwasserstoffe mit einem festen sauren Katalysator,
der nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, unter Krackbedingungen zusammenführt.
Als Kohlenwasserstoffe werden vorzugsweise n-Paraffine
oder Gemische von η-Paraffinen mit einer
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C-Zahl von 3 bis IO eingesetzt, wobei als Krackprodukte
Isoparaffin oder Gemische von Isoparaffinen erhalten
werden. Bevorzugt als Paraffin wird n-Pentan, wobei Isobutan als Krackprodukt erhalten wird.
Das Kracken wird.vorzugsweise bei einer Temperatur im
Bereich von -20 bis +1000C, insbesondere bei 10 bis
700C, und bei einem Druck von 0,35 bis 35 kg/cm , vorzugsweise
bei 0,7 bis 2,1 kg/cm durchgeführt.
Gemäß einem weiteren Merkmal ist die Erfindung auf die Alkylierung von Kohlenwasserstoffen nach einem Verfahren
gerichtet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die eingesetzten Kohlenwasserstoffe mit einem festen sauren
Katalysator, der nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, unter Alkylierungsbedingungen
zusammenführt. Vorzugsweise werden als Ausgangsstoffe Gemische von C2-C^-01efinen und C^Cg-Paraffinen
eingesetzt. Die Alkylierung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von -40 bis +50 C
und einem Druck im Bereich von 0,35 bis 35 kg/cm
durchgeführt.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiel 1 - Alo0,/Bo0,
^ 3 2 3
10 g Aluminiumoxyd (Sinclair-Baker ED I50 Base) wurden
mit einer Lösung von 2,65 g Borsäure in 25 ml Wasser
imprägniert. Die Lösung wurde zur Trockene eingedampft und das Aluminiumoxyd 18 Stunden bei 11O0G getrocknet
und abschließend an der Luft und dann unter Vakuum jeweils 3 Stunden bei 4500C calciniert, wobei Aluminiumoxyd-Boroxyd
als Mischoxyd mit einem Ho-V/ert von weniger als -8,2 erhalten wurde.
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Der Katalysator wurde hergestellt, indem 0,9 ml Antimonpentafluorid
über 10 ml des Gemisches von Aluminiumoxyd und Boroxyd bei vermindertem Druck und Raumtemperatur
verdampft wurde. Bei jedem der in den Beispielen 14 bis
18 beschriebenen Versuche wurden 10 ml Katalysator verwendet.
Der Katalysator wurde hergestellt, indem 0,6 ml SbF1-auf
die in Beispiel 1 beschriebene Weise über 10 ml des gemäß Beispiel 1 hergestellten Aluminiumoxyd-Boroxyd-Gemisches
verdampft wurden.
10 ml Siliciumdioxyd wurden mit 20 ml einer 20%igen wässrigen Lösung von Si0p12W0., imprägniert. Die Lösung
wurde dann zur Trockene eingedampft und das Siliciumdioxyd 18 Stunden bei 1100C getrocknet und abschließend
3 Stunden bei 2000C unter vermindertem Druck zur Entfernung
des Kristallwassers calciniert. Das Produkt hatte einen Ho-Wert von weniger als —8,2.
Die auf dem Siliciumdioxyd dispergierte Heteropolysäure wurde vor dem Gebrauch mit 0,9 ml SbF,- unter vermindertem
Druck auf die in Beispiel 1 beschriebene 7/eise imprägniert.
Beispiel 4- -
10 ml Siliciumdioxyd wurden durch Imprägnieren mit 25 dl einer 10&Lgen Lösung von Ammoniumfluor id in V/asser
teilv/eise fluoridiert. Die Lösung wurde zur Trockene eingedampft und das Siliciumdioxyd 18 Std. bei 1100C getrocknet
und vor dem Gebrauch abschließend J Std. bei calciniert. Die Analyse des Produkts ergab, daß es
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restliche -OH-Gruppen enthielt. Das Produkt hatte einen Ho-Wert von weniger als -5,6, jedoch von mehr als -8,2.
Das Siliciumdioxyd wurde vor dem Gebrauch mit 0,9 SbPc- unter vermindertem Druck auf die in Beispiel 1
beschriebene Weise imprägniert.
Beispiel 5 - Al3O /HSO5Cl
12 ml f^-A^O, wurden in strömendem trockenem Np erhitzt,
worauf 8 ml Chlorsulfonsäure tropfenv/eise aus
einer Spritze bei 54-00C dem Aluminiumoxyd zugesetzt
wurden. Gegen Ende der Reaktion wurden weiße Dämpfe der nicht- umgesetzten Chlorsulfonsäure im Np-Strom am
Austritt des Reaktors festgestellt. Das Aluminiumoxyd wurde dann weitere 3 Stunden in strömendem Stickstoff
bei 54-0 C gehalten. Hierdurch wurde der Chloridgehalt
des Trägers auf etwa 0,1 Gew.-% -vermindert. 5,4-5 Gew.-% S; Ho-Wert unter -8,2. ;
10 ml dieses Aluminiumoxyds wurden dann mit 2,5 nil
Antimonpentafluorid unter vermindertem Druck zusammengeführt.
Das restliche Antimonpentafluorid wurde durch "Desorption unter vermindertem Druck (unter 0,1 mm Hg)
bei Raumtemperatur bis zur Gewichtskonstanz der Probe entfernt.
Sb-Gehalt 11,3 Gew.-%
Sb-Gehalt 11,3 Gew.-%
Beispiel 6 - A12O,/HF :
50 ml Y[ -Aluminiumoxyd (Sinclair-Baker RD 150) wurden
20 Minuten in 100 ml 20$ige wässrige Fluorwasserstoffsäure getaucht. Die überstehende Flüssigkeit wurde
dekantiert und das erhaltene fluoridierte Aluminiumoxyd auf dem Dampfbad getrocknet und dann 3 Stunden in
strömendem Stickstoff auf 54-O0C erhitzt. Der Ho-Wert
lag unter -8,2. Antimonpentafluorid wurde dann mit dem
Aluminiumoxyd zusammengeführt und bis zur Gewichts-
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konstanz auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise desorbiert.
Sb-Gehalt 9,7 Gew.-%
Beispiel 7 - NH^-Zeolith Y/HP
20 ml ammonium-ausgetauschter Zeolith Y wurden 5 Std.
an der Luft auf 5400C erhitzt. Der Zeolith wurde danr.
30 Minuten in 50 ml 20%ige wässrige Fluorwasserstoffsäure
getaucht. Die überstehende Flüssigkeit wurde dekantiert, worauf auf dem Dampfbad getrocknet und
dann 5 Stunden in strömendem Stickstoff bei 540°C gehalten wurde. Der Ho-Wert lag unter -8,2. Antimonpentafluorid
wurde auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise zugesetzt.
Sb-Gehalt 17,4 Gew.-%
Beispiel 8 - Al2O 55
10 ml Aluminiumoxyd (Sinclair-Baker ED I50) wurden mit
einer Lösung von 2,65 g Borsäure in 25 ml Wasser imprägniert.
Die Lösung wurde zur Trockene eingedampft und der Feststoff 18 Stunden bei 1100C getrocknet. Der
Feststoff wurde $ Stunden an der Luft bei 4500C calciniert
und dann 3 Stunden unter vermindertem Druck bei 4500C gehalten. Der Ho-Wert lag unter -8,2. Dann wurde
SbF1- auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise zugesetzt.
Sb-Gehalt 14,0 Gew.-%
10 ml des gemäß Beispiel 3 hergestellten Aluminiumoxyd-Boroxyd-Gemisches
wurde 20 Minuten in 20 ml 10%ige wässrige Fluorwasserstoffsäure getaucht. Die überstehende
Flüssigkeit wurde dekantiert und das Material auf dem Dampfbad getrocknet und 3 Stunden in Stickstoff bei
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5400C calciniert. Der Ho-Wert lag unter -8,2.
Sb-Gehalt 9,8 Gew.-%
Beispiel 10 -
g Siliciumdioxyd wurden durch. Imprägnieren mit 1,2 g Ammoniuiafluorid in 30 ml 7/asser und Eindampfen
zur Trockene teilweise fluoridiert. Das Siliciumdioxyd wurde 18 Stunden bei 1100C getrocknet und anschließend
Stunden in Stickstoff bei 5400C calciniert. Der Ho-Wert
lag zwischen -5,6 und -8,2. Auf die in Beispiel 5 bescnriebene Weise wurde SbF1- zugesetzt.
Sb-Gehalt 6,3 Gew.-%
a) Al2O /SiO2
79 g NatriumsiIicat in etwa 250 ml V/asser wurden zu
100 g Aluminiumsulfat in Wasser gegeben. Das Gemisch
wurde mit wässrigem Ammoniak neutralisiert und die gebildete Fällung abfiltriert, mit Wasser gewaschen
und 18 Stunden bei 1100C getrocknet. Das Produkt
wurde 3 Stunden bei 450 C unter vermindertem Druck
calciniert. Der Ho-Wert lag unter -8,2. Dann wurde SbF1- auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise zugesetzt.
Sb-Gehalt 20,0 Gew.-%
b) 20 g Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd, das 13
Aluminiumoxyd enthielt und eine Korngröße von 0,35 bis 1,0 nun hatte, wurde durch Behandlung mit einer
Lösung von 8 g Ammoniumfluorid in 25 ml Wasser
fluoridiert. Die Lösung wurde zur Trockene eingedampft,
v/orauf 8 Stunden bei 1100C getrocknet und 3 Stunden bei 5400C in Stickstoff calciniert wurde.
Der Ho-Wert lag unter -8,2. Dann wurde SbF5 auf die
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in Beispiel 5 beschriebene Weise übergeleitet Sb-Gehalt 9,2 Gew.-%
Beispiel 12 - V2O5ZAl2O5ZSO2 + Luft
10 ml Katalysator, der 10 % "VpOj- au;fV Aluminiumoxyd
enthielt (bezogen von Harshaw Chemical Company) wurden 3 Stunden bei 50O0C an der Luft calciniert. Die Temperatur
wurde auf 400°C gesenkt, worauf SO2 und Luft
1 Stunde über den Feststoff geleitet wurden. Die obere Hälfte des Bettes hatte sich hellgrün und die untere
Hälfte dunkler blau-grün gefärbt. Das SOp und die Luft
wurden eine weitere Stunde übergeleitet, worauf das gesamte Bett sich hellgrün gefärbt hatte. Die Methode
zur Bestimmung des Ho-Wertes eines Trägers hängt von der Farbe ab. Wenn der Träger selbst eine farbige
Verbindung ist, kann sein Ho-Wert nicht gemessen werden.
S-Gehalt 3,1 Gew.-S
SbFt- wurde dann auf die in Beispiel 5 beschriebene
Weise zugesetzt.
Sb-Gehalt 7,6 Gew.-%
Beispiel 1$ - AlF5
Aluminiumfluorid wurde J Stunden bei 5^00C in Stickstoff
calciniert. Dann wurde SbF1- auf die in Beispiel 5
beschriebene Weise zugesetzt.
Sb-Gehalt 5,2 Gew.-%
Isomerisierung von Kohlenwasserstoffen Beispiel
Der gemäß Beispiel 1 hergestellte Katalysator wurde für die Isomerisierung von n-Pentan zu Isopentan in der
Flüssigphase verwendet. Als Einsatzmaterial diente flüssiges Pentan (n-Pentan 93 %, Isopentan 7 %), das
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5 Gew.-% Cyclohexan enthielt und mit Wasserstoff bei
Normaldruck und Raumtemperatur gesättigt war. Die
Reaktion wurde bei Raumtemperatur und Normaldruck unter
folgenden Bedingungen durchgeführt:
Raumströmungsgeschwindigkeit (flüssig) 1 V/V/Std.
Umsatz nach 1 Stunde 45 %
Flüchtige Produkte: Isobutan ' 2 Mol-%
n-Pentan 55 %
Isopentan 39 %
Hexane 4 %
Das Cyclohexan wurde umgesetzt, um die Disproportionierungs- und Krackreaktionen zu vermindern.
Der gemäß Beispiel 2 hergestellte Katalysator wurde für die Isomerisierung von η-Butan zu Isobutan in der
Dampfphase verwendet. Eingesetzt wurden η-Butan mit einer Raumströmungsgeschwindigkeit (gasförmig) von
120 v/V/Std. und ein N2/H2~Gemisch, das 10 Mol-% H2
enthielt, mit einer Raumströmungsgeschwindigkeit (gasförmig) von 60 V/7/Std. Die Reaktion wurde bei
Raumtemperatur und Normaldruck durchgeführt.
Umsatz nach 15 Minuten | 16 | 10 % |
Produkte: n-Butan | 90 Mol-% | |
Isobutan | 10 Mol-% | |
Beispiel | ||
Der gemäß Beispiel 3 hergestellte Katalysator wurde für die Isomerisierung von n-Pentan zu Isopentan in
der Flüssigphase unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 14 verwendet.
Umsatz nach 3 Stunden 21 %
Ö 2/Ti5 7
Flüchtige | Produkte: n-Pentan | 79 Mo1-% | ■ |
.Isopentan | 15 % | ||
Hexane | 6 % | ||
Beispiel 17 |
Der gemäß Beispiel 4 hergestellte Katalysator wurde für die Isomerisierung von η-Butan zu Isobutan in der
Dampfphase unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 15 verwendet.
Umsatz nach 45 Minuten 3 %
Produkte: n-Butan 97 Mo1-%
Isobutan 3 Mo1-%
Der gemäß Beispiel 1 hergestellte Katalysator wurde zum Kracken eines Gemisches von n-Pentan und Isopentan
verwendet. Eingesetzt wurden Np und Pentan (93 % n-Pentan, 7 % Isopentan) im Molverhältnis von 2,8:1
(Dampfphase) bei einer Eaumströmungsgeschwindigkeit von 150 V/V/Stunde. Die Reaktion wurde bei Baumtemperatur und Normaldruck durchgeführt.
(Dampfphase) bei einer Eaumströmungsgeschwindigkeit von 150 V/V/Stunde. Die Reaktion wurde bei Baumtemperatur und Normaldruck durchgeführt.
Umsatz nach 15 Minuten 99 %
Flüchtige Produkte: Isobutan 92 Mol-%
N-Pentan 1 Mo1-%
Isopentan 7 Mol-%
Isomerisierung von Kohlenwasserstoffen
Beispiele 19 bis 28 .
Die gemäß den Beispielen 5 bis 13 hergestellten Katalysatoren
wurden für die Isomerisierung von n-Pentan, das 5 Gew.-% Cyclohexan enthielt, in Fischer-Porter-Druckgefäßen
aus Glas (100 ml Fassungsvermögen) unter
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einem Wasserstoffdruck von 14- Bar (Manometerdruck) verwendet.
2 ml Katalysator und 20 ml Pentan wurden zwei
Stunden bei 20 C gerührt. Die Produkte wurden dann abfiltriert und analysiert. Die molaren Umsatzraten
entsprechen der Zahl der Mole n-Pentan, die pro Gramm-Atom pro Stunde umgesetzt wurden. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 1 genannt. Sie zeigen, daß eine Anzahl von Oxyden und gemischten Oxyden verwendet werden kann,
daß jedoch mit teilweise sulfonierten und fluoridierten
Aluminiumoxyden aktivere Katalysatoren erhalten werden. Beispiel 28 zeigt, daß Katalysatoren, die aus einem
vollständig fluoridierten Aluminiumoxyd, d.h. All?;*,
hergestellt worden sind, inaktiv sind.
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co
00
cn
Tabelle 1 | Al2O5ZHSO3Ol | Träger | n-Pentan- Umsatz, Mol-% |
Umsatz von Pentan in Mol/g-Atom Sb/Std. |
|
Verwendung verschiedener | A12O,/HF | Antimon- Gehalt, Gew.-% |
60 | 31 | |
Katalysator gemäß Beispiel |
Beispiel Träger Kr. |
NH4-Y-Zeolith/HP | 11,5 | -55 | 33 |
IiN | 19 | Al207/Bp0,/HF ο i O r\/ NH JjF |
9,7 | 4 28 |
2 11 |
6 | 20 | Al^O,/oiO^ | 17,4 14,0 |
8 2 |
5 4 |
7 8 |
21 22 |
Al20,/Si02/NH4F | 9,8 6,5 |
0 | 0 |
9 10 |
25 24 |
V20c/Al20,/S02-Luft | 20,0 | 7 | 9 |
11 (a) | 25 | AlF, | 9,2 | 16 | 10 |
11 (b) | 26 | 7,6 | 0 | 0 | |
12 | 27 | 5,2 | |||
15 | 28 | ||||
oo
NJ
-Ρ-K)
OO
cn
K)
Verfahren zum teilweisen Sulfonieren von Aluminiumoxyd
ml Π--A-IpOz wurden eine Stunde in strömender trockener
Luft auf 540° C erhitzt. Ein Gemisch von SO2 und Luft
wurde dann 2 Stunden bei 54-O0C über den Katalysator
geleitet. Der Ho-Wert lag unter -5,0.
S-Gehalt 4,4 Gew.-%
SbFr wurde dann auf die in Beispiel 5 beschriebene V/eise
zugesetzt.
Sb-Gehalt 13,2 Gew.-#
(Durch Fortsetzung der Behandlung mit SOp und Luft für
insgesamt 6 Stunden wurde ein Schwefelgehalt von 4,9 Gew.-
% erhalten.)
10 ml M-Al0O-, wurden in strömendem trockenen Stickstoff
•o ^ 3
auf 540 C erhitzt. Dann wurden 6 ml flüssiges Schwefeltrioxid
(Hersteller Research Organic/Inorganic Chemical Corp.) langsam bei 5400C zugesetzt. Der Ho-Wert lag
unter -3,0.
S-Gehalt 8,4 Gew.-%
Dann wurde SbF,- auf die in Beispiel 5 beschriebene V/eise
zugesetzt.
Sb-Gehalt 11,8 Gew.-%
Beispiel 31
10 ml W-Al0O, wurden in strömendem trockenem Stickstoff
10 ml W-Al0O, wurden in strömendem trockenem Stickstoff
O^
auf 540 C erhitzt. Dann wurden 6 ml Fluorsulfonsäure
langsam aus einer Spritze bei 540 C dem Aluminiumoxid zugesetzt. Der Ho-Wert lag unter -3,0.
, S-Gehalt 14,5 Gew.-%
SbF,- wurde dann auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise
zugesetzt.
Sb-Gehalt 0,8 Gew.-%
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Die gemäß den Beispielen 19 bis J1 hergestellten Katalysatoren
wurden für die Isomerisierung von n-Pentan auf die in den Beispielen 19 bis 28 beschriebene Weise
erprobt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 genannt.
HSO5Cl | ^-Al0O2 unter verschiedenen | Schwefel- Gehalt , Gew.-% |
Umsatz von n- Pentan (Mo1-%) |
Molare Umsatz rate |
|
Tabelle 2 | SOp-Luft | 5,5 | 60 | 31 | |
Sulfonierung von f | SO3 | Antimon- Gehalt, Gew.-96 |
4,2 | 68 | 25 |
Bedingungen | HSOxF 3 |
11,3 | 8,4 | 57 | 25 |
Beispiel Sulfo- Nr. nierungs- mittel |
13,2 | 14,5 | 2 | 9 | |
19 | 11,8 | ||||
29 | 0,8 | ||||
30 | |||||
31 |
Die Beispiele 29 bis 31 veranschaulichen verschiedene
Wege zur teilweisen Sulfonierung von Aluminiumoxyd. Es wird angenommen, daß die schlechten Ergebnisse bei
Verwendung von Fluorsulfonsäure auf die Zerstörung der
Oberfläche des Aluminiumoxyds zurückzuführen sind.
20 g ^-Aluminiumoxyd wurden durch Behandlung mit einer
Lösung von 8 g Ammoniumfluorid in 50 ml Wasser und Eindampfen
zur Trockene fluoridiert. Das fluoridierte
Aluminiumoxyd wurde 18 Stunden bei 110 C getrocknet und dann 3 Stunden unter Stickstoff bei 5400C calciniert.
Der Ho-Wert lag unter -8,2. Dann wurde SbF,- auf die in
Beispiel 5 beschriebene Weise zugesetzt.
Aluminiumoxyd wurde 18 Stunden bei 110 C getrocknet und dann 3 Stunden unter Stickstoff bei 5400C calciniert.
Der Ho-Wert lag unter -8,2. Dann wurde SbF,- auf die in
Beispiel 5 beschriebene Weise zugesetzt.
Sb-Gehalt 12,5 Gew.-%
Der Katalysator wurde für die Isomerisierung von
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n-Pentan unter den üblichen Bedingungen erprobt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 genannt. Dieses Beispiel
zeigt, daß außer Fluorv/asserstoff säure auch andere
Fluorierungsmittel verwendet werden können.
Tabelle 3
Fluorierung von ij-AlpO-, unter verschiedenen Bedingungen
Fluorierung von ij-AlpO-, unter verschiedenen Bedingungen
Beispiel Fluorierungs- Antimon- Umsatz von Molare Nr. mittel Gehalt, n-Pentan, Umsatzrate
Gew.-% Mo 1-%
20 HF ' 9,7 55 33
32 NH.F 12,5 58 26
15 ml γ-ΑΙρΟ^ wurden eine Stunde in trockener Luft auf
54-O0C erhitzt, worauf SO2 und Luft 2 Stunden bei 5400C
übergeleitet wurden.
S-Gehalt 2,55 Gew.-%
Der Ho-7/ert lag unter -3,0. Dann wurde SbF1- auf die in
Beispiel 5 beschriebene Weise zugesetzt.
Sb-Gehalt 12,7 Gew.-%
Der Katalysator wurde für die Isomerisierung von n-Pentan eingesetzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4-genannt.
Sie zeigen, daß γ-Aluminiumoxyd für die Herstellung des Katalysators verwendet werden kann.
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Verwendung verschiedener Aluminiumoxyde als Träger
(mit SO0 und Luft sulfoniert.)
Beispiel Aluminium- Antimon- Schwefel- Umsatz von Molare
Fr. oxyd Gehalt, Gehalt, n-Pentan, Umsatz-
Gew.-# Gew.-% Mol-% rate
29 | Y-Al2O5 13,2 4,2 | 68 | 25 |
33 | v_ AID Λ7> Π PP. | 58 | 21 ; |
Änderung der Desorptionstemperatur | |||
Beispiele 34 bis 37 |
SbP1- auf teilweise sulfoniert em und fluoridiertem
Aluminiumoxyd (hergestellt gemäß-Beispiel 5 bzw. 6) wurde unter vermindertem Druck bei verschiedenen Temperaturen
bis zur Gewichtskonstanz desorbiert. Die Katalysatoren wurden für die Isomerisierung von n-Pentan
unter üblichen Bedingungen eingesetzt. Die Ergebnisse . sind in Tabelle 5 genannt. Sie zeigen, daß Antimonpentafluorid
sehr stark an der Oberfläche von Aluminiumoxyd festgehalten wird und, da es durch Vakuum nicht entfernt
werden kann, wahrscheinlich mit der Oberfläche reagiert hat.
Tabelle 5
Änderung der Desorptionstemperatur
Beispiel Träger Desorp- Antimon- Umsatz von Molare Nr. tions- Gehalt, n-Pentan, Umsatz-
temp., C Gew.-% Mol-% rate
34 Al2O3/
HSO5Cl 20 8,8 57 30
35 Al2O5/
HSO5Cl 50 8,6 53 29
20 AIpOVHF 20 12,6' 59 27
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Tabelle 5 (Forts.)
Beispiel Träger Desorp- Antimon- Umsatz von Molare Nr. tions- Gehalt, n-Pentan, Umsatz-
temp.,°C Gew.-% Mol-% rate
36 | Al2O | ' /HF | 120 | 8, | 8 | 34 | 23 |
37 | 11 | 200 | 8, | 1 | 0 | 0 | |
Imprägni | erung | und | Desorption | unter verschiedenen |
10 ml -AIpCU wurden 5 Std. in trockenem Stickstoff auf ■
54O°C erhitzt. 0.4 ml SbF5 wurden in 100 ml trockenem
flüssigem SOp gelöst und die Lösung langsam dem Aluminiumoxyd zugesetzt. Das SOp wurde unter strömendem Stickstoff
abgedampft und der Katalysator unter vermindertem Druck bei Raumtemperatur bis zur Gewichtskonstanz evakuiert.
Sb-Gehalt etwa 9 Gew.-# ' ■
Beispiel 39 ■
10 ml sulfoniertes Aluminiumoxyd (hergestellt gemäß Beispiel 5) wurden 1 Stunde in strömendem Stickstoff ·
auf 54O0C erhitzt. 2 ml SbF5 wurden durch Destillation
auf das Aluminiumoxyd aufgebracht, worauf der Feststoff viermal mit je 25 ml flüssigem trockenem SO2 gewaschen
wurde» Der Katalysator wurde dann bis zur Gewichtskonstanz evakuiert. . ί
Sb-Gebalt 5., 2 Gew. -$ |
i Beispiel 40 !
Auf die in Beispiel 39 beschriebene Weise wurden 10 ml
fluoridiertes Aluminiumoxyd mit SbF^ umgesetzt. Über den
Katalysator wurden 15 ml des Produkts der Handelsbezeichnung "Freon 113" geleitet, wobei der Katalysator sich
erhitzte» Das "Freon 113" wurde abgelassen, worauf weitere 15 ml "Freon 113" zugesetzt wurden. Bei der
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zweiten Wäsche wurde keine exotherme Reaktion festgestellt.
Drei weitere Waschen wurden vorgenommen, worauf der Katalysator bis zur Gewichtskonstanz evakuiert wurde.
8,26 g fluoridiertes Aluminiumoxyd (mit etwa 20 Gew.-%
Fluor, hergestellt aus Ammoniumfluorid und -Aluminiunoxyd) wurden mit 4,^9 g SbP,- in etwa 100 ml wasserfreiem
flüssigem Schwefeldioxyd imprägniert. Das Produkt wurde 5 Std. bei 1000C unter vermindertem Druck bis zur
Gewichtskonstanz desorbiert. Der Antimongehalt betrug 10,4 Gew.-%. ■
Die Katalysatoren wurden dann für die Isomerisierung von
n-Pentan unter üblichen Bedingungen eingesetzt. Die Bedingungen und Ergebnisse sind in Tabelle 6 genannt. Die
Ergebnisse zeigen, daß überschüssiges SbFj- durch Waschen
mit flüssigem SO2 oder mit CgF^Cl^ ("Freon 113") entfernt
werden kann, wobei ein Katalysator zurückbleibt, der noch für die Isomerisierung aktiv ist, daß jedoch die Imprägnierung
von Aluminiumoxyd mit SbF1- aus SOp -einen inaktiven
Katalysator ergibt. Die Imprägnierung von teilweise fluoriertem Aluminiumoxyd mit SbF1- aus SO2 ergibt jedoch
einen aktiven Katalysator.
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Tabelle 6
Imprägnierung und Desorption unter verschiedenen Bedingungen
Seispiel
Träger
Imprägnierungs- Desorptions- Antimon- Umsatz von Mol'are
verfahren " verfahren* gehalt, n-Pentan, Umsatzrate
OO CD K)
38 39
40
41
AIpO,
ΑΙρΟ,/ΗΡ
lösung in flüssigem SO
Dampfphase
Dampfphase
Lösung in
flüssigem
flüssigem
Evakuierung 5,2
Wäsche mit 5,2
flüssigem
SO2
flüssigem
SO2
Wäsche mit
Prepn 113 11,5
Evakuierung 10,4
O
25
25
13
47
47
O 25
6 26
*Eine abschließende Evakuierung bis zur Gewichtskonstanz
zur Entfernung von überschüssiger Waschflüssigkeit
wurde in allen Fällen durchgeführt.
zur Entfernung von überschüssiger Waschflüssigkeit
wurde in allen Fällen durchgeführt.
K) OO OD K)
Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurden 10 ml fluoridiertes Aluminiumoxyd (hergestellt gemäß Beispiel 6)
mit SbF5 behandelt.
SB-Gehalt 9,3 Gew.-^
10 ml fluoridiertes Aluminiumoxyd (hergestellt gemäß Beispiel 6) wurden zu 2 g Natriumbicarbonat in 50 ml
Wasser gegeben und 24 Stunden stehen gelassen. Hierbei wurde langsam Kohlendioxyd entwickelt. Das Produkt wurde
dann abfiltriert, mit Wasser gewaschen und 3 Stunden in Stickstoff auf 54O0C erhitzt.
Na-Gehalt 1,0 Gew.-^
Dann wurde SbF5 auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise
zugesetzt.
Sb-Gehalt 9,8 $
Aluffiiniumoxyd wurde auf die in Beispiel 5 beschriebene
Weise sulfoniert, wobei ein Produkt mit einem Schwefelgehalt von 9,1 Gew.->£ erhalten wurde. Dann wurde SbJFc
auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise zugesetzt.
Sb-Gehalt 3,4 Gew.-^
10 ml des auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise hergestellten Aluminiuffloxyds wurden zu 6,7 g Natriumbicarbonat
in 250 ml Wasser gegeben und 48 Stunden stehen gelassen.
Hierbei wurde langsame CO2-Entwicklung festgestellt. Das
Produkt wurde abfiltriert, mit V/asser gewaschen und 3 Stunden in Stickstoff auf 54O0C erhitzt.
S-Gehalt 4,5 Gew.-?&; Na-Gehalt 0,3 Gew.-^
Dann wurde SbIV auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise
zugesetzt.
Sb-Gehalt 13,6 Gew.-^
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Diese Katalysatoren wurden für die Isomerisierung von n-Pentan unter üblichen Bedingungen eingesetzt» Die Bedingungen
und Ergebnisse sind in Tabelle 7 genannt. Sie zeigen, daß zwar nur geringe Natriummengen auf den Katalysatoren
vorhanden sind, jedoch die Aktivität der Katalysatoren wesentlich verringert worden isto Im Falle des
sulfonierten Aluminiumoxyds werden durch die Behandlung mit Natriumbicarbonat die SuIfonatgruppen zum Teil entfernt.
Tabelle 7 Einfluß der Vergiftung des Trägers mit Natrium
Bei- Träger Natrium Schwefel Anti- Umsatz Molare spiel Gew„-$ Gewo-$ mon von Umsatz-
Nr0 Gew.-$ η-Pen- rate
tan,
42 A12O3/HF - 9,3 53 23
43 " 1,0 - 9,8 31 17
44 Al2O3/
HSO3Cl - 9,1 3,4 32 35
45 " 0,3 ' 4,5 13,6 13 4
fluoridierter Platin-Aluminiurnoxyd-Katalysator
Ein handelsüblicher Katalysator, der 0,38 Gew.-5& Platin
auf Aluminiumoxyd enthielt, wurde mit Ammoniumfluorid so
fluoriert, daß er 4,5 Gew„-$ Fluor enthielt. Der Ho-Wert
lag unter -3,O0 Der Katalysator wurde 4 Stunden bei 4800C
in Wasserstoff calciniert und dann auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise mit SbF1- behandelt»
Sb-Gehalt 10,2 Gewo-#
Der Katalysator wurde für die Isomerierung von n-Pentan
zu Isopentan unter Stanäardbedingungen eingesetzte Der
Umsatz- von n-Pentan betrug 46 Mo 1-$ und die molare Umsatzrate
39o Dieses Beispiel zeigt, daß die Anwesenheit von Platin die Aktivität des Katalysators nicht nachteilig
beeinflußt.
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Einfluß der Reaktionsbedingungen und der Verwendung verschiedener Einsatzmaterialien
Die Versuchsbedingungen und Ergebnisse sind in Tabelle 8 genannt» Sie zeigen, daß durch Erhöhung der Temperatur
die Reaktionsgeschwindigkeit und der Umsatz von n-Pentan unter Standardbedingungen gesteigert werden„
die Reaktionsgeschwindigkeit und der Umsatz von n-Pentan unter Standardbedingungen gesteigert werden„
Änderungen | Tabelle | 8 | 0C | Antimon Gew.-7° |
Umsatz von n-Pen- tan, Kol-fo |
Molare Umsatzrate |
|
Träger | 12, 12, |
58 70 |
26 31 |
||||
Bei spiel Nr „ |
A12O5/F£4F Il |
,5 ,5 |
|||||
32 47 |
|||||||
der Reaktionstemperatur | |||||||
Reakto Tempo, |
|||||||
20 40 |
Der Ho-Wert des fluoridierten Aluminiumoxyds lag unter
-8,2.
' Beispiel 48-52
Die Versuchsbedingungen und die Ergebnisse sind in
Tabelle 9 genannt. Sie zeigen, daß entweder Wasserstoffdruck oder die Zugabe von 5 Gew.-$> Cyclohexan notwendig ist, um Krack- und Disproportionierungsreaktionen zu verhindern.
Tabelle 9 genannt. Sie zeigen, daß entweder Wasserstoffdruck oder die Zugabe von 5 Gew.-$> Cyclohexan notwendig ist, um Krack- und Disproportionierungsreaktionen zu verhindern.
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Einfluß der Reaktionsbedingungen auf den Umsatz (Träger Al20,/Hi1; Ho-Wert unter -8,2)
Bei- Antimon, Atmosphäre Druck in Zusatz von Umsatz, Molare Andere Produkte
spiel GeWo-?i Bar (Mano- Cyclohexan, MoI-^ Umsatz-
Kr0 meterdruck) GeWo-$ rate
48
49 50 51 52
8,6
8,6
8,6
12,1
12,1
Er
Er
O H 14 14
40
54
Isobutan l°/o C6-Produkte
Spur i-C\,
ro oo
Beispiel 55-56
Me Versuchsbedingungen und die Ergebnisse sind in Tabelle 10 genannt. Sie zeigen, daß eine Erhöhung der Benzolmengen
im Einsatzmaterial zu einer Verminderung der Aktivität des Katalysators führt. In allen Fällen wurde das gesamte
Benzol am Katalysator adsorbiert. Bei dem Versuch gemäß Beispiel 55 wurde der Katalysator gelb, und 2fo isobutan
wurden in den Produkten festgestellt.
Einfluß von Benzol | Ho-Wert unter -8 | ,2) | Umsatζ- | |
(Träger: | A12O3/HJ?; | Umsatz von n-Pentan, Mol-$ |
Molare rate - |
27 26 24 18 |
Beispiel Nr. |
Benzol,ppm | 53 0 55 54 130 46 55 260 44 56 520 31 Andere Einsatzmaterialien |
||
Beispiel 57 | ||||
Ein auf die in Beispiel 6 beschriebene Weise aus SbP1- und
teilweise fluoridiertem Aluminiumoxyd hergestellter Katalysator (mit 11,0 Gew.-$ Sb) wurde in einer Menge von
2 ml für die Isomerisierung von 20 ml η-Hexan (das 5 Gew--^
Cyclohexan enthielt) bei 20 C unter einem Stickstoffdruck von 14 Bar (Manometerdruck) 2 Stunden eingesetzt» Der
Umsatz von η-Hexan betrug 62 MoI-^0 Das Produkt enthielt
14,3 Mol-56 2,2-Dimethylbutan,
33,7 " 2-Methylpentan + 2,3-Dimethylbutan, 11,5 " 3-Methylpentan
und eine Spur von gekrackten Produkten«
33,7 " 2-Methylpentan + 2,3-Dimethylbutan, 11,5 " 3-Methylpentan
und eine Spur von gekrackten Produkten«
Ein auf die in Beispiel 57 beschriebene Weise hergestellter Katalysator (2 ml) wurde für die Isomerisierung von Cyclobexan
(20 ml) bei 200C unter einem Stickstoffdruck von
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14 Bar (Manoraeterdruck) 2 Stunden eingesetzt Der Umsatz
von Cyclohexan zu Methylcyclopentan betrug 10
Beispiele 59 - 63
Hydriertes Cc/Cg-Einsatzmaterial (das weniger als 10 ppm
Benzol enthielt und über einem Molekularsieb getrocknet worden war), wie es als Einsatz in üblichen Isomerisierungsreaktoren
verwendet wird, wurde über einem Katalysator isomerisiert, der aus SbPc auf teilweise fluoridiertem
Al'uminiumoxyd hergestellt worden war. Die Versuchsbedingungen und die Ergebnisse sind in Tabelle 11 genannt.
Zum Vergleich zwischen den Versuchen, bei denen zusätzliches Cyclohexan verwendet wurde, wurden cyclische Produkte
aus der Analyse ausgeschlossen, d.h. die Summe der nicht-cyclischen Produkte beträgt 100^. Das Einsatzmaterial
enthielt 2,1 Mol-jS Methylcyclopentan und 2,0 Mol-#
Cyclohexan. Die Ergebnisse zeigen:
1) Zusätzliches Cyclohexan beeinflußt nicht die Aktivität
des Katalysators ο
2) Durch Erhöhung der Temperatur steigt der Umsatz, jedoch wurden geringe Mengen Isobutan festgestellt.
3) Der Zusatz von n-Amylfluorid hat einen nachteiligen
Einfluß auf die Aktivität des Katalysators.
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Katalysator: ί | : 14 Bar | r | Isomerisierung | Eabelle 11 | , Zuge- Menge der | Analyse* | (Zusammensetzung in | 2-Methyl- pentan + 2,3-Di- methyl- butan |
Mol-# | ) | n- Hexan |
,8 | I | |
Druck: | Anti | setzte zugesetz- Kompo- tem Kompo nente nete |
Iso- Iso- n-Pen butan pen- tan tan |
- 2,2- Dime- thyl- butan |
19,2 | 3-Me thyl- pen- tan |
18 | ,8 | W I |
|||||
Bei | mon se halt, Gew.-^ |
von CV/Cg-Einsatzmaterial | 20,6 29,4 | 0,7 | 22,0 | 11,3 | 9 | ,6 | ||||||
spiel Nr0 |
SbIV auf Al«Ο,/EF, hergestellt gemäß Beispiel 6 | - - | 26,9 20,5 | 13,9 | 22,0 | 6,8 | 9 | ,2 | ||||||
Ein satz |
10,8 | Hp (Manometerdruck) | Cyclo- 5 Gew„-$ hexan |
26,7 20,9 | 14,1 | 19,8 | 6,8 | 5 | ,5 | |||||
59 | 10,8 | Temp. | 31,4 17,0 | 21,0 | 20,4 | 5,6 | 3 | ,6 | ||||||
co 00 00 |
60 | 14,2 | 0C | - | 1,2 36,7 9,9 | 22,2 | 23,7 | 6,3 | 9 | IO ho c» CD |
||||
•ο* | 61 | 14,2 | n-Amyl- 0,2 ml fluorid |
2,2 27,8 21,0 | 9,3 | Methylcyclopentan) | 6,3 | |||||||
cn | 62 | 14,2 | 20 | ♦Analyse ausschließlich cyclischer Produkte (Cyclohexan und | ||||||||||
63 | 20 | |||||||||||||
20 | ||||||||||||||
55 | ||||||||||||||
20 | ||||||||||||||
In Tabelle 12 sind die Bedingungen und Ergebnisse für die Isomerisierung von η-Butan über einem gemäß Beispiel 29
hergestellten Katalysator aus SbP,- und sulfoniertem
Aluminiumoxyd in einem Durchlaufreaktor bei Normaldrück
angegeben.
Isomerisierung von n-Butan Katalysator: SbP5 auf AlpO,/SO2 + Luft, hergestellt gemäß
14,8 Gew.-^ Sb; 4,9 Gew.-fo S; Ho-Wert unter
-3,0
Bedingungen: Katalysatorbett 8 ml""'
Bedingungen: Katalysatorbett 8 ml""'
Raumströmungsgeschwindigkeit (gasförmig)
60 V/Y/Stdo
Zeit | Temp·, C | Produktanalyse, Mol-$ | 0 | 2,7 | η-σ4 | i-o5 |
Min. | 14,5 | 48,8 | 97,3 | 0 | ||
6,4 | 47,7 | 36,8 | Spur | |||
32 | 20 | 4,7 | 45,3 | 45,9 | Spur | |
115 | 65 | Beispiel 65 | 48,6 | 1,3 | ||
220 | 50 | |||||
320 | 50 | |||||
In Tabelle 13 sind die Bedingungen und Ergebnisse der
Isomerisierung von n-Pentan (das 5 Gew.-$ Cyclohexan enthielt
und mit H2 bei Normaldruck gesättigt war) über
einem gemäß Beispiel 6 hergestellten Katalysator aus SbPr
und teilweise fluoridiertem Aluminiumoxyd bei 220C und
Normaldruck angegeben.
409882/1157
Isomerisierung von n-Pentan Katalysator: SbF5 auf A12O
11,0 Gewo-^ Sb
Bedingungen: Katalysatorbett 17 ml
Temperatur 220C
Zeit Raumströmungs- Produktanalyse, Mol-$
Zeit Raumströmungs- Produktanalyse, Mol-$
Min. | geschwi | ndigkeit, | • π | 77,3 | n~C5 | C6 |
V/V/Std | . (flüssig) | 1 4 | 69,3 | 19,3 | Spur | |
75 | 1,3 | 3,4 | 62,7 | 29,4 | It | |
225 | 1,3 | 1,3 | 68,2 | 37,3 | 0 | |
285 | 1,4 | 0 | 31,8 | 0 | ||
345 | 0,7 | 0 | ||||
BeisTDiel 66 | ||||||
In Tabelle 14 sind die Bedingungen und Ergebnisse für die Isomerisierung von hydriertem C^/Cg-Einsatzmaterial
(gleiches Einsatzmaterial wie in den Beispielen 59-63) unter Verwendung eines gemäß Beispiel 6 hergestellten, aus
SbJT1- auf teilweise fluoridiertem Aluminiumoxyd bestehenden
Katalysators bei Normaldruck und 22 C angegeben.
Isomerisierung von Cc/Cg-Einsatzmaterial
Katalysator: SbP5 auf Al2O,/HS1
Sb-Gehalt 12,3 Gew„-$
Bedingungen: Katalysatorbett 20 ml
Temperatur 220C
Raumströmungsgeschwindigkeit (flüssig) = 1
Isobutan
Isopentan
n-Pentan
2,2-Dimethylbutan
2,3-Bimethylbutan + 2-Methylpentan
3-Methylpentan
n-Hexan
409882/1157
11,1 | 3,3 |
33,4 | 30,5 |
10,1 | 16,5 |
22,6 | 13,5 |
16,3 | 22,9 |
3,3 | 6,0 |
3,4 | 7,3 |
16 ml 7J-Aluminiumoxyd (0,35-1,19 mm) wurden in eine Lösung
von 2 g Ammoniumfluorid in 25 ml Wasser getaucht. Die
Lösung wurde zur Trockene abgedampft, worauf 18 Stunden bei 1100G getrocknet und dann 2 Stunden unter vermindertem
Druck "bei 45O0C calciniert wurde. Diese Behandlung
wurde wiederholt, wobei jedoch die abschließende Calcinieruns 3 Stunden durchgeführt wurde. Der Ho-Wert lag unter
-82.
6,7 g des teilweise fluoridierten Aluminiumoxyds wurden
zu 6,9 g Hexafluorantimonsäure in einer Flasche aus PoIytetrafluoräthylen
gegeben. 1,5 ml dieses Materials, das trocken aussah, wurden zu 10 ml n-Pentan gegeben, das 5$
Cyclohexan enthielte Der Versuch wurde in einem Druckgefäß aus Glas 2 Stunden bei 200C unter einem Wasserstoffdruck
von 14 Bar (Manometerdruck) durchgeführt.
Sb-Gehalt des Katalysators 25 Gew.-Jb
Umsatz von n-Pentan 56 Mol-$
Molare Umsatzrate 6.
Dieses Beispiel zeigt, daß Katalysatoren, die durch Aufbringen von Hexafluorantimonsäure auf fluoridiertes Aluminiumoxyd
hergestellt werden, weniger aktiv sind als die mit Antimonpentafluorid hergestellten Katalysatoren.
Alkylierung, Beispiele 68-73
166 g 1^-Aluminiumoxyd wurden hergestellt, indem der Feststoff
mit einer Lösung von 66 g Ammoniumfluorid in 200 ml
Wasser zusammengegeben und die Lösung bis zur 'Trockene abgedampft wurde. Das Aluminiumoxyd wurde dann 3 Stunden
in Stickstoff bei 54O0C calciniert. Der Pluorgehalt
betrug etwa 20 Gew.-^. Der Ho-Wert lag unter -8,2.
20 ml des teilweise fluoridierten Aluminiumoxyds wurden unter vermindertem Druck auf 1000C erhitzt, worauf 2 ml
Antimonpentafluorid in der Dampfphase übergeleitet wurden,
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Der Überschuss des Antimonpentafluorids wurde "bei 1000G
unter vermindertem Druck desorbiert, bis kein weiterer Gewichtsverlust eintrat. Der Katalysator enthielt
7,3 Gew.-$ Antimon.
Eine Probe von 0,6 g des Katalysators wurde in einer
Trockenkammer in ein 100 ml-Druckgefäß aus Glas gegeben«
In das Gefäß, das in Eis gekühlt wurde, wurden 15 g Isobutan durch Kondensation eingeführt, worauf 1,75 g
Propylen dem Gemisch portionsweise innerhalb von 2 Stunden zugesetzt wurden. Während des gesamten Versuchs wurde ein
Wasserstoffdruck von 3,5 Bar (Manometerdruck) aufrecht erhalten. Nach beendeter Reaktion wurde das Gefäß gewogen,
worauf das flüssige Produkt vom Katalysator dekantiert und analysiert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 15
genannt.
Die Analyse der C^-Praktion | in Beispiel 70 hatte die fol- | iol-^ |
genden Ergebnisse: | Il | |
2,2-Diinethylpentan | 0,7 1 | Il |
2,4-Dimethylpe ηtan | 24,5 | H |
2,2,3-Trimethylbut-an | 0,3 | Il |
3,3-Dimethylpentan | 1,3 | It |
2-Methylhexan | 4,3 | Il |
2,-3-Dimethylpentan | 65,2 | Il |
3-Methylhexan | 3,5 | η |
3-Ä'thylpentan | 0,1 | |
n-Pentan | 0,1 | |
100,0
Die Ergebnisse der Versuche gemäß Beispiel 68-70 zeigen, daß eine höhere Alkylatausbeute erhalten wird, wenn das
Olefin in mehreren Portionen zugesetzt wird. Die Ergebnisse der Versuche gemäß Beispiel 71-73 zeigen, daß die
maximale Ausbeute an Alkylat bei 2O0O erhalten wurde.
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Beispiel Nr. | I | 68 | 1 | 5 | *j 3,1 | 70 ' | 71 | 72 | ■ 73 | 10,2 | |
Tabelle | Zahl der Zusätze von Propylen (insgesamt 1 |
,75 | 2 | 8 j | 4 | 4 | 16,5 | ||||
Alkylierunpen | Temperatur, C | 0 | 0 | -20 | 0 | ||||||
Gewicht des Alkylats, g |
,6 | mit Propylen | 1 2,5·; |
0,4 | 1,4 | ||||||
Analyse des Alkylats | ! 69 ' | ||||||||||
Zusammensetzung der CV-Cg-Fraktion |
: 4 | 4,2 | |||||||||
(Mol-#) | : ο | 32,1 | |||||||||
°5 | i g) | b. | : 1,7: : I |
10,4 | 2,8 | n.b. | 3,4 | 4 | |||
C6- | b. | I , - i |
16,8 | 3,1 | n.b. | 4,4 | +20 | ||||
C7 | 0 | bo | 87,6 | n.b. | 78,8 | 2,7 | |||||
C8 | b. | 6,5 | n.b. | 13,4 | |||||||
Fraktion C8 in 7& des Gesamtalkylats |
8 | ι | 13,6 | n.b | 24, | ||||||
η. | 6,0 | ||||||||||
: 6,4 | |||||||||||
.[77,4 | |||||||||||
2 | |||||||||||
n. | |||||||||||
n. | |||||||||||
75, |
*n.b. = nicht bestimmt.
Beispiele 74-77
Der Katalysator wurde auf die in Beispiel 68 beschriebene Weise hergestellt und enthielt 7,8 Gew«-^ Antimon. Der
Ho-Wert lag unter -8,2. Im Falle der Beispiele 74-77 wurden 1,2 g Äthylen in vier Portionen innerhalb einer Stunde
unter einem Wasserstoffdruck von 3,5 Bar (Manometerdruck) zugesetzt. Im Falle von Beispiel 77 wurden 2,3 g Äthylen
in 8 Portionen innerhalb einer Stunde zugesetzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 16 genannt»
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Temp. 0C |
Tabelle 16 | 2,3 69,7 1,3 4,8 72,4 3,4 4,4 67,8 4,6 3,6 60,2 3,5 |
°8~ C8 |
Fraktion >C8 in ^ des Gesamt- alkylats |
|
-20 0 +20 0 |
Alkylierungen mit Äthylen | 26,7 19,4 23,2 32,7 |
7,δ 8,2 7,6 10,8 |
||
Beispiel Nr. |
Gewicht Analyse der Ce des Alkylatfraktiön Alkylats (Mol-Jfc) g C5 G6 C7 |
||||
74
75 76 ' 77 |
2,1 1,8 1,4 3,5 |
||||
Die Analyse der Cg-Fraktion von Beispiel 75 hatte folgende
Ergebnisse:
2,2-Dimethylbutan | 32,1 | Mol-96 |
2,3-Dimethylbutan | 47,5 | ti |
2-Methylpentan | 14,0 | Il |
3-Methylpentan | 6,2 | |
n-Hexan | 0,2 | ti |
100,0
Die Beispiele 74-76 zeigen, daß mit Äthylen die maximale Ausbeute an Alkylat bei -200C erhalten wurde. Beispiel 77
zeigt, daß durch Verdoppeln der Olefinmenge die Ausbeute an Olefin fast verdoppelt wurde.(Das Gesamtverhältnis von
Isoparaffin zu Olefin betrug in diesem Fall etwa 3,5:1.)
Beispiele 78-82
Der Katalysator wurde auf die in Beispiel 68 beschriebene Weise hergestellt und enthielt 7,8 Gew„-$ Antimon» Der
Ho-Wert lag unter -8,2.
Im Falle der Beispiele 78-80 wurden 2,3 g Buten-2 in vier
Portionen innerhalb einer Stunde unter einem Wasserstoffdruck von 3,5 Bar (Manometerdruck) zugesetzt. Im Falle der
Beispiele 81-82 wurde die Reaktion unter einem Stickstoffdruck von 10,5 Bar (Manomefcerdruck) durchgeführt« Im Falle
von Beispiel 81 wurden 2,3 g Buten-2 in vier Portionen innerhalb einer Stunde zugesetzt. Im Falle von Beispiel
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wurden 4,6 g Buten-2 in 8 Portionen innerhalb einer Stunde zugesetzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 17 genannt.
Tempo 0C |
Alkylierungen mit Buten-2 | Analyse der Cc Alkylatfraktiö (Mol-56) C5 C6 C7 |
2,0 | C8 | Fraktion > Cß in 0Jo des Gesamtalkylats |
|
Bei spiel Nr. |
-20 | Gew. des Alky- lats |
0,6 .1,5 | 5,5 | 95,9 | 45,6 |
78 | 0 | 1.1 | 4,6 4,2 | 17,5 | 85,7 | 18,2 |
79 | +20 | 2,2 | 0,5 6,4 | 4,9 | 75,8 | 54,0 |
80 | 0 | 1,6 | 4,5 5,6 | 4,6 | 87,2 | 27,6 |
81 | 0 | 5,9 | 4,1 5,5 | 88,0 | 27,6 | |
82 | 5,1 | |||||
Die Analyse der Cg-Fraktion des Produkts von Beispiel
hatte folgende Ergebnisse:
2,2,4-Trimethylpe ntan • 2,2-Dimethylhexan
2,5-Dimethylhexan 2,2,5-Trimethylpentan"]
2,4-Dimethylhexan j 5,5-Dimethylhexan
2,5,4-Trimethylpentan .2,5,5-Trimethylpentan
2,5-Dimethylhexan 1 5-Äthyl-2-methylpentanJ
2-Methylneptan 4-Methylheptan
5-A'thyl-5-me thylpe ntan]
y 5,4-Dirnethylhexan j
5-Methylheptanl 5-Athylhexan [
n-Octan
52,6 | MoI- |
1,6 | Il |
9,0 | Il |
18,4 | Il |
0,4 | Il |
14,9 | It |
15,7 | ti |
5,8 | Il |
1,9 | It |
0,5 | Il |
100,0
409882/1157
a) Ein aus SbP1- auf teilweise fluoridiertem Aluminiumoxyd
bestehender Katalysator, der 10,0 Gew.-^ Antimon enthielt
(Ho-Wert unter -8,2) und durch Imprägnieren mit SbPf- in der Dampfphase hergestellt worden war, wurde
unter den in Beispiel 41 genannten Bedingungen für die Isomerisierung von n-Pentan eingesetzt, das 5?° Cyclohexan
enthielt.
Umsatz von n-Pentan 50^. Molare Umsatzrate 36.
Umsatz von n-Pentan 50^. Molare Umsatzrate 36.
b) Eine zweite Probe des vorstehend genannten Katalysators v;urde mit Isobutan im Überschuss behandelt, worauf
das Isobutan abgedampft wurde. Das Material wurde für die Isomerisierung von n-Pentan (ohne zugesetztes
Cyclohexan) verwendet. Der Umsatz von n-Pentan betrug
und die molare Umsatzrate 43.
Dieses Beispiel zeigt, daß die Aktivität des Katalysators durch Vorbehandlung mit Isobutan gesteigert wird, obwohl
Krackung und Disproportionierung in geringem Umfange festgestellt wurden.
Diese Beispiele veranschaulichen den Einfluß einer Änderung des Fluoridgehalts des Aluminiumoxydträgers auf die
Aktivität der Antimon enthaltenden Katalysatoren. Die Bedingungen und Ergebnisse sind in Tabelle 18 genannt. Die
Isomerisierungsbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 41 ·
409882/1157
$ F auf | Tabelle 18 | Umsatz von n-Pentan |
Molare Um3atzrate | |
Bei spiel Nr. |
5,3 | <$> Sb im Kataly sator |
64 | 24 |
84(a) | 7,7 | 16,3 | 60 | 37 |
84(b) | 20* | 11,5 | 50 | 36 |
84(c) | 42,0 | 10,0 | 34 | 37 |
84(d) | 6,35 | |||
*Ungefährer FIuoridgehalt. Gleicher Katalysator, wie in
Beispiel 83 (a) beschrieben.
Diese Ergebnisse zeigen, daß der Fluorgehalt des Aluminiumoxyds über dem Bereich von 7 bis 42 Gev/o-?o die molare
Umsatzrate nicht wesentlich beeinflußt, obv/ohl die an den Katalysator gebundene Antimonmenge mit steigendem Pluoridgehalt
geringer wird.
Die Beispiele 7, 11a, 13, 25, 28 und 67 beschreiben Versuche,
die nicht gemäß der Erfindung durchgeführt wurden.
409882/1157
Claims (1)
- Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung von festen sauren Katalysatoren, die sich für die Verwendung in Kohlenwasserstoff-Umwandlungsreaktionen eignen, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen der Formel XF1-, in der X Phosphor,-Arsen, Antimon, Wismut, Tantal, Vanadium oder Niob ist, mit einem anorganischen Oxyd, das oberflächliche Hydroxylgruppen enthält und einen Ho-Wert von weniger als -J>,0 hat, umsetzt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als anorganische Oxyde Oxyde von Elementen der II. bis VI. Gruppe des Periodensystems nach Mendelejev oder deren Gemische verwendet.3· Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als anorganische Oxyde Oxyde von Elementen der III. oder IV. Gruppe oder deren Gemische, vorzugsweise Aluminiumoxyd oder Boroxyd oder Gemische von Aluminiumoxyd oder Boroxyd mit Siliciumdioxyd verwendet.4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man anorganische Oxyde verwendet, die durch Aufbringen einer Heteropolysäure auf einen Träger erhalten worden sind, indem man den Träger mit einer Lösung der Heteropolysäure imprägniert, anschließend trocknet und dann zur Entfernung des Kristallwassers erhitzt.5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger Siliciumdioxyd verwendet.6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß man die anorganischen Oxyde vor der Umsetzung mit der Verbindung der Formel XEV teilweise fluoriert.409882/11577· Verfahren nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß man das anorganische Oxyd vor der Umsetzung mit der Verbindung der Formel XF,- teilweise sulfoniert.8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Aluminiumoxyd, das oberflächliche Hydroxylgruppen enthält, mit einem Fluorierungsmittel oder Sulfonierungsmittel in. einer solchen Menge umsetzt, daß das Aluminiumoxyd teilweise fluoriert bzw. sulfoniert wird, nicht umgesetztes Fluorierungsmittel oder Sulfonierungsmittel entfernt und anschließend das teilweise fluorierte bzw. sulfonierte Aluminiumoxyd mit der Verbindung der Formel XF1- umsetzt, in der X Phosphor, Arsen, Antimon, Wismut, Tantal, Vanadium oder Niob ist. . ;9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumoxyd durch Behandlung mit Fluorwasserstoff oder Ammoniumfluorid teilweise fluoriert und anschließend erhitzt.10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumoxyd durch Behandlung mit Chlorsulfonsäure (HSO^Cl) oder mit Schwefeldioxyd in Mischung mit Luft oder mit Schwefeltrioxyd teilweise sulfoniert.11. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Entfernung von etwa nicht umgesetztem Fluorierungsmittel oder Sulfonierungsmittel und vor der Umsetzung des Aluminiumoxyds mit der Verbindung der Formel XFp- das teilweise fluorierte oder sulfonierte Aluminiumoxyd mit einem Inertgas bei erhöhter Temperatur behandelt.12. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das teilweise fluorierte oder sulfonierte Aluminiumoxyd mit Stickstoff 1 bis 8 Stunden409882/1 157bei einer Temperatur im Bereich von ^00° bis 800°C
behandelt.IJ). Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aluminiumoxyd γ- oder
Tj-A lumi niumoxyd verwendet.14. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man amorphes Aluminiurr.oxyd verwendet.15· Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumoxyd in Mischung mit
Boroxyd oder Siliciumdioxyd verwendet.16. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumoxyd in einem solchen Ausmaß fluoriert, daß es 1 bis 45 Gew.-^ Fluor enthält.17« Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumoxyd in einem solchen Ausmaß fluoriert, daß es 1 bis 25 Gew.-% Fluor, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-^ Fluor enthält.18. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumoxyd in einem solchen Ausmaß sulfoniert, daß es 1 bis 20 Gew.-% Schwefel, vorzugsweise 2 bis 12 Gew.-% Schwefel enthält.19. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 18, dadurch'gekennzeichnet, daß auf dem fluorierten oder sulfonierten Aluminiumoxyd eine Hydrierkomponente vorhanden ist, bevor das Aluminiumoxyd mit der Verbindung derFormel XFj- umgesetzt wird.20. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall der VIII. Gruppe des
Periodensystems als Hydrierkomponente auf dem Aluminiumoxyd vorhanden ist.409882/115721. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß man Aluminiumoxyd verwendet, das Platin als Hydrierkomponente in einer Menge von 0,01 bis5 Gew.-% enthält.22. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der Formel XF1-verwendet, in der X Antimon ist.23. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet", daß man die Verbindung der Formel XFc in der Dampfphase über das anorganische (*?xyd oder teilweise fluorierte oder sulfonierte Aluminiumoxyd leitet.24. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbindung der Formel XFf- durch Imprägnieren aus Lösungen In 1,1,2-Trichlortrifluoräthan aufbringt.25. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß man das teilweise fluorierte Aluminiumoxyd mit einer Lösung der Verbindung der Formel XF,-in Schwefeldioxyd imprägniert.26. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß man anorganische Oxyde oder teilweise fluoriertes oder sulfoniertes Aluminiumoxyd mit einem Ho-Wert von weniger als -8,0 verwendet.27. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß man einen etwaigen Überschuß der Verbindung XF1- vom anorganischen Oxyd oder teilweise
fluorierten oder sulfonierten AIuminiumoxyd entfernt.28. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß man das anorganische Oxyd oder das
teilweise sulfonierte oder fluorierte Aluminiumoxyd mit der Verbindung der Formel XF1- bei einer Temperatur im Bereich von -50° bis +3A0°C, vorzugsweise von0° bis 1200C umsetzt.409882/115729. Feste saure Katalysatoren, hergestellt nach einem
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 28.30. Verfahren zum Aktivieren von Katalysatoren, die nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 28 hergestellt worden sind, dadurch gekennzeichnet„ daß man
die Katalysatoren mit Isobutan behandelt.31. Verfahren zur Isomerisierung von Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohlenwasserstoffe mit einem festen sauren Katalysator, der nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 28 und 30 hergestellt worden ist, unter Isomerisierungsbedingungen behandelt.32. Verfahren nach Anspruch 31* dadurch gekennzeichnet,
daß man als Kohlenwasserstoffe η-Paraffine oder
Gemische von η-Paraffinen mit einer C-Zahl von 4 bis 10 isomerisiert und als isomerisierte Produkte
Isoparaffine gewinnt.33' Verfahren nach Ansprüchen 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß man Pentan isomerisiert und als isomerisiertes Produkt Isopentan gewinnt._34. Verfahren nach Ansprüchen 3I bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß man die Isomerisierung bei einer Temperatur im Bereich von -20° bis +1000C und einem Druck im Bereich von 0,35 bis 35 kg/cm2, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von +10° bis 50°C und einem Druck im Bereich von 0,7 bis 14 kg/cm^ durchführt.35· Verfahren nach Ansprüchen 3I bis 3^j dadurch gekennzeichnet, daß man Katalysatoren verwendet, die 1 bis 25 Gew.-% Antimon, vorzugsweise 5 bis I5 Gew.-^ Antimon enthalten.409882/115736· Verfahren nach Ansprüchen Jl bis 35j dadurch gekennzeichnet , daß man Katalysatoren verwendet, die 5 bis 25 Gew.-% Fluor enthalten.37· Verfahren nach Ansprüchen 31 bis 36* dadurch gekennzeichnet, daß man dem Kohlenwasserstoffeinsatz 10 Gew.-% eines Naphthens zusetzt.38. Verfahren nach Ansprüchen 3I bis 37> dadurch gekennzeichnet, daß man als Naphthen Cyclohexan dem Kohlenwasserstoff einsatz zusetzt.39. Verfahren nach Ansprüchen 3I bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß man dem einzusetzenden Kohlenwasserstoff Fluorwasserstoff in einer Menge von weniger als5 Gew.-^ zusetzt.40. Verfahren nach Ansprüchen 3I bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß man Kohlenwasserstoffe einsetzt, die weniger als 0,1$ aromatische Kohlenwasserstoffe : enthalten.41. Verfahren zum-Kracken von Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohlenwasserstoffe mit einem festen sauren Katalysator, der nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 28 und 30 hergestellt worden ist, unter Krackbedingungen behandelt.42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kohlenwasserstoffe η-Paraffine oder Gemische von η-Paraffinen mit einer G-Zahl von 3 bis 10 einsetzt und als Krackprodukte ein Isoparaffin oder Gemische von Isoparaffineh gewinnt.43· Verfahren nach Ansprüchen 41 und 42, dadurch gekenn-"zeichnet Γ daß man n-Pentan als "Kohlenwasserstoff einsetzt und Isobutan als Krackprodukt gewinnt.409882/115744. Verfahren nach Ansprüchen 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kracken bei einer Temperatur im Bereich von -20 bis +100 C und einem Druck im Bereichvon 0,35 bis 35 kg/cm , vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von +10° bis +70°C und einem Druck im Bereich von 0,7 bis 2,1 kg/cm2 durchführt.45· Verfahren zum Alkylieren von Kohlenwasserstoffen,dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohlenwasserstoffe mit einem festen sauren Katalysator, der nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 28 und 30 hergestellt worden ist, unter Alkylierungsbedingungen behandelt. :46. Verfahren nach Anspruch 45 dadurch gekennzeichnet, daß man als Kohlenwasserstoffe Gemische von Olefinen mit einer C-Zahl von 2 bis 6 und Paraffine einer. C-Zahl von 4 bis 6 einsetzt. :47. Verfahren nach Ansprüchen 45 und 46, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkylierung bei einer Temperatur im Bereich von -40 bis +50 C und bei einem Druckim Bereich von 0,35 bis 35 kg/cm durchführt.409882/1157
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---|---|---|---|
GB2833173A GB1453044A (en) | 1973-06-14 | 1973-06-14 | Production of acid hydrocarbon conversion catalysts |
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---|---|
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---|---|---|---|
DE2428621A Expired DE2428621C2 (de) | 1973-06-14 | 1974-06-14 | Verfahren zur Herstellung von festen sauren Katalysatoren und die Verwendung der so hergestellten Katalysatoren |
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