DE2428820C3 - Verfahren zur Herstellung von Isopenten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Isopenten

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DE2428820C3
DE2428820C3 DE19742428820 DE2428820A DE2428820C3 DE 2428820 C3 DE2428820 C3 DE 2428820C3 DE 19742428820 DE19742428820 DE 19742428820 DE 2428820 A DE2428820 A DE 2428820A DE 2428820 C3 DE2428820 C3 DE 2428820C3
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Shunsuke Chiba; Kohtoku Yasuhiko; Inoue Tosihiro; Ichihara Chiba; Nakatomi (Japan)
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Übe Industries, Ltd., Übe, Yamaguchi (Japan)
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Description

Isopenten durch Disproportionierung eines isobuten ,iund η-Buten enthaltenden Kohlcnwasserstoffgemiscbes erzeugt werden kann, wobei das Kohlenwasserstpffgemisch mit einem hoben Umsatz disproportioniert werden kann, und wobei das resultierende Pisproportionierungsprodukt einen hohen Anteil der Gj-Fraktion enthält, die ihrerseits einen hohen Isopentenanteil
% Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man das Koblenwasserstoffgemjsch mit einem Katalysator, der durch Einbringen einer Molybdänverbindung und •mindestens einer weiteren Kobalt·, Zinn·; SiIbCr-, Zink·, 'Kadmium-, Blei-, Wismut- odsr Antimonverbindung^uf einem Aluminiumoxydträger und anschließendes Kalzinieren hergestellt worden ist und der aus 5-20°/o der kalzinierten Molybdänverbindung und 0,5-10% der , kalzinierten !zusätzlichen 'Metallverbindung, basierend ,;· ,;··_■ auf dem Gewicht des Aluminiumträgers und bezogen •''.'auf die entsprechenden Oxyde, besteht, in Gegenv/art .'' von 0,1-25% Wasserdampf, basierend auf dem Volumen des Kohlenwasserstoffgemisches und berechnet auf Normalvolumen, mit einer Strömungsgeschwin-' digkeit von 50-2000cm3/Std, berechnet auf Normal-' volumen, je cm3 des Katalysators in Kontakt bringt und bei einer Temperatur von 220°-3809C und einem 'Druck zwischen Normaldruck und 10 kg/cm2 disproportioniert und das gebildete Isopenten aus dem Reaktionsgemisch abtrennt
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das Disproportionierungsprodukt einen relativ hohen Propylenanteil, einen verhältnismäßig hohen 'Anteil der Q-Fraktion und einen verhältnismäßig niedrigen Anteü der C+e-Fraktion, wobei diese Fraktioner aus Olefmverbindungen bestehen. Das erhaltene Disproportionierungsprodukt enthält somit einen hohen Anteil der sehr wertvollen Stoffe Propylen und der Cs-Fraktionen.
-, Der Disproportionierungsschritt kann zu einer Dimerisierung und einer Isomerisierung eines kleineren Teiles des Kohlenwasserstoffgemisches führen, während der größere Teil des Kohlenwasserstoffgemisches disproportioniert wird.
Wenn die Wasserdampfmenge unter 0,1 Vol.-°/o liegt, kommt es zu unerwünschten Seitenreaktionen, beispielsweise zu einer Dimensierung von Isobutylen. Ais Ergebnis derartiger unerwünschter Seitenreaktionen . 'wird der Anteil der C+e-Fraktion in dem Disproportionierungsprodukt unerwünscht erhöht, wodurch der Isopenteiianteil in der Cs-Fraktion abnimmt Wenn die Wasserdampfmenge über 25 Vol.-°/o liegt, kann es in unerwünschter Weise zu einer Verringerung der DispFoportionierungsumsatzrate kommen.
Vorzugsweise disproportioniert man in Gegenwart einer Menge von 0,2 -10% Wasserdampf, basierend auf dem Volumen des Kohlenwasserstoffgemisches und ,berechnet auf Normalvolumengröße.
Eine Disprpportionierungstemperatur unter 220°C .,, iuäati^m einem unerwünscht hohen· -Anteil· der C+6-Fraktion in dem «Disproportionieruhgsprodiikt.
zu· einem unerwünscht niedrigen Verhältnis des Disproportionierurigsumsäizes, zu einer verkürztön {[lebensdauer 'des Katalysators und einer erhöhten Zersetzung des 'Kohlenwasserstoffgemisches. Vorzugsweise disproportioniert man bei einer Temperatur von
faowc
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfah
rens der Erfindung disproportioniert mob IftGeigenWHrt feines Katalysators; der·' bei einer fempeiratur von 100-.3000C niii ejnesn Inertgas, 'des/.b^retjHnet auf 'Mormalvolumen, 0,1 -v'25 Völi-% Dampf enthlltvbeharii
delt worden ist. Diese ^Behandlung führt zu einer Verbesserung·tier ÄnfangsaktivitUt des Katalysators, und.das.erhalieneEigebnis ergibt sich aus dem noch folgendenBeispwJ^"»^ 'hy-ty ■■■"·»··■ - ■' ■:■ ai.u-- - Das "Köhleh wasserstoff gemisch wird vorzugsweise
ίο mit dem Katalysaiorimit einer Strömungsgeschwindig*
keit zwischenippundflOOO cmVcm3 Katalysator/Std; in
'Kontaktgebrachti φ- > >■; .·'.· · ..-»Hi ■■··-■ '-
' .'y Die für die 'Durchführung des srfindungsgemäßen Verfahrens verwerid^ten Katalysatoren werden in der
Weise hergestellt; daß'eine Molybdänverbindung und
mindestens eine weitere'Metallverbindung aus der
'Gruppe von Kobalt-, Zinn-,- Silber-, Zink-? Kadmium-,
■ ißlei-, Wismüt-'und-'Aniimonverbindüiigen·auf einem
Aluminiumoxyd- bzw. Tonerdeträger abgelagert und
die auf dem Aluminiumoxydträger abgelagerten Verbindungen kalziniert werden.
■ Bei einer zusätzlichen Metallverbindung handelt es sich um Halogenide, Sulfate, Nitrate,' Karbonate, Hydroxyde, Oxyde, Hydroxykarbonate und organische
25. Säuresalze des Kobalts, Zinns, Silbers, Zinks, Kadmiums, Bleis, Wismuts und Antimons.
Bei der Kobaltverbindung kann es sich um Kobaltchlorid, Kobaltnitrat, Kobaltsulfat, Kobaltazetat, Kobaltformat, Kobaltoitalat, Kobaldhydroxyd, Kobaltkar- bonat oder Kobaltoxyd handeln.
Als Zinnverbindung lassen sich Zinndichlorid (Stannochlorid), Zinn(H)-bromid, Zinn(M)-oxyd, Zinn(II)-nitrat oder Zinn(U)-&zetat verwenden. ; Bei der Silberverbindung, die zur Herstellung des Katalysators verwendet wird, kann es sich um Silberchlorid, Siiberbromid, Silbernitrat, Silberkarbonat, Silberoxalat, Silberoxyd oder Silberhydroxyd handeln.
Bei der Zinkverbindung handelt es sich insbesondere um Zinkchlorid, Zinkbromid, Zinksulfat, Zinknitrat, Zinkkarbonat, ZtnkoKS'at, Zinkazetat oder Zitlkoxyd. : Bei der Kadmiumverbindung handelt es sich insbesondere um Kadmiumchlorid, Kadmiumnitrat, Kadmiumsulfat Kadmiumkarbonat Kadmiumoxyd, Kadmiumazetat oder Kadmiumoxalat
:i Bei der Bleiverbindung handelt es sich insbesondere um Bleichlorid, Bleinitrat, Bleisulfat, Bleikarbonat Bleihydroxyd, Bleihydroxykarbonat, Bleioxyd, Bleiazetat-ind Bteiformat
■ Bei der verwendeten Wismutkomponente handelt es sich insbesondere um Wismutchlorid,, Wismutnifrat
'Wismutsulfat Wismuthydroxykarbonat, Wismutoxyd oder Wismutoxaiat
; Bei dsr verwendeten Antimonyerbin<iung handelt es sich insbesondere um Antimonchlorid. Antimonsulfä».
Antimonhydroxyd oder Antimonoxyd.
',' Bei der Herstellung des Katalysators benutzten
Molybdänverbmdung handelt es sich insbesondere um
solche Molybdänverbindungen, die auch schon beiden bekannten Verfahren eingesetzten gewöhnlichen Käta1-
60' lysä'toren benfitzt worden siiid, votzü^sv/me Molyb-
dähoxj/d, Ammoiuriimolybdat Molybdanchlorid'oder
Molybdänoxichlorid: <\"-<l i' ' ' 'r
''Bei'dem Aluminiumoxyd, das als Trägerstoff für/die'
Herstellung· des erfindungsgemäßen; Katalysators'* be-1
nutzt wird, handelt escsicii insbesorider|>um aktiviere's' Aluminiumöxyd;{'insbesondere f-AiimwiumaKyd' uild ij-Aluminiumoxyd; Dieses Aluminiumoxid ' hai; den üblichen Aufbau, wie er bei den'bekannten Katalysafo-
Λ,
ti
fen yorijenden ist,
f Die für den erf Indungsgenriilßen Katalysator verwen» dcten Aluminiuniqxydtrilger haben eine sehr kleine ,'Korngröße, die einer Siebgrflße von 2-100 Mesh, yorzugsweiije^-SOMefih, entspricht, ; ■ DieMolybdanverbindung und die zusätzliche Metall-Verbindung können^ auf dem · iv^luj^iinitimoxydfrager /mittels bekannter Verfahren ebgelagert werd^rbei-L'spielsweise unter Anwendung «der ^«Niederschlags· "^methode, beHjefysowQhl die Wo|yb<länverbindung als ,,auch die zusätzliche Metaliverbindung als auch eine ,{Aluminiumverbindung gleichzeitig aus einer entsprechenden ,Ldsung ausgefällt werdendes kann auch nach der Imprägnterungsmethode gearbeitet werden, bei der das Aluminiumoxyd mit einer Lösung der'Molybdän- ^und zusätzlichen ,Metallverbindung imprägniert und ^anschließend getrocknet wird. ■ .·. -
■%*" Wenn· nach -der Imprägnierungsmethode gearbeitet 4vi jvird, können die Molybdänvertlndung und die zusätzli- |4';'che Metellverbindung gleichzeitig oder in beliebiger ',^Reihenfolge auf dem Aluminiumoxydtrüger abgelagert '^yverden. So kann beispielsweise die Molybdänverbin-„:\.c Üung auf dem Aluminiumoxyd abgelagert und kalziniert 'j,.werden, um das von dem Aluminiumoxyd absorbierte " Wasser zu entfernen, bevor eine oder mehrere der /zusätzlichen Metallverbindungen auf der bereits auf "dem Aluminiümoxyd abgelagerten Molybdänverbindung abgelagert und kalziniert wird, um den erfindungsgemäßen Katalysator herzustellen. Es besteht jedoch vauch die Möglichkeit, die zusätzliche Mctallverbindung auf einem im Handel erhältlichen Molybdän-Alumini-Wnoxyd-Katalysator abzulagern. Die Molybdänverbindung und die zusätzliche Metaliverbindung, die auf dem • Aluminiumoxydträger abgelagert worden sind, werden 3-10 Stunden lang bei einer Temperatur von 300-10000C, vorzugsweise 500-7000C, in einem Luftstrom oder Stickstoffstrom kalziniert, wobei eine übliche 'Caiziniermcthode angewandt und beispielsweise ein Elektroofen benutzt wird.
^cr Isobutenanteil in dem Kohlenwasserstoffgemisch hegt vorzugsweise über 30Gew.-%, vorzugsweise zwischen 30-60Gew.-%. Das η-Buten kann Buten-1 enthalten. Bei üblichen Butendisproportionierungsverfahren ist es bekannt, daß ein Anwachsen des Buten-1-Gehaltes in dem Kohlenwasserstoffgemisch zu einem unerwünschten Anwachsen des n-Penten-Gehaltes in Jer C$-Fraktion führt lim Verlauf der Dtsproportionierungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jedoch das in dem Kohlenwasserstoffgemisch enthaltene Buten·! zu Buten-2 isomerisiert und gleichzeitig disproportioniert, so daß die unerwünschte Bildung von n-Pen ten nur sehr gering ist Die erfindungsgemäß gebildete Cs- Fraktion enthält somit einen sehr hohen Isopenten^nteil, d. h. die Cs-Fraktion besteht im wesentlichen aus Isopenten.
Das verwendete Kohlenwasserstoffgemisch kann auch andere Bestandteile als Isobuten und n-Buten enthalten, nämliche Kohlenwasserstoffe wie n-Buten, ,isobuten, *i|ii<jpyle,rt) frqpan, 1,3,-Buiadien, Isopentan, Isopenten, ^Isopren, ^Renten? <$ρά sniPentene. Öer "Gesamtanteil diesi?r wj?iteren Kohlenwasserstoffe,· die jin^denr. vei^erideten Kohlenwasserstoffgemisch vor- ^ha|ide|l· !Οιωνοί vorzugsweise.: nicht höhieri als Λ5 G^i^|!?in<5p^ Anteil cterjkx>nji!gierten Dien^Veraisiii^l^eise t^Büt^mimd Isopren, soll
,_^|? l^pßfelqffgemischikanrt eine sogenannte iöö-hraiction venweadet werden* bei der es'sich um einen Extraktionsrückstand handelt, der hergestellt wird, indem !^Butadien aus einer Destiliatfraktion extrahiert wird, die aus Kohlenwasserstoffen mit 4 !Kohlenstoffatomen (Gt-Fraktion) besteht und durch .thermische Zersetzuog oder katalytisches Kracken von Naturgas, Petroleumgas, Naphtha oder einer anderen Petroleumfraktion hergestellt worden ist £- Die Art und Weise der Dampfzufuhr während des Disproporitionierungsprozesses kann in üblicher Weise
ίο erfolgen, wobei diese Dampfzufuhr jedoch mit gleichmäßiger Geschwindigkeit stattfinden muß. Gemäß einer Verfahrensweise läßt man das Kohlenwasserstoffgemisch durch ein Wasserbad strömen, das auf einer vorgegebenen Temperatur gefialten wird; so daß eine bestimmte Wassermenge verdämpft und mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit mit dem Kohlenwasserstoffgemisch vermischt wircl. Gemäß'einer anderen ^Verfahrensweise wird dem Kohlenwasserstoffgemisch eine bestimmte Menge Dampf zugemischt, der vorher
/auf andere Weise erzeugt worden ist Gemäß einer weiteren Verfahrensweise läßt man das Kohienwasserstoffgemisch entlang der Oberfläche eines Wasserbades strömen, das eine geeignete Temperatur hat, so daß sich ;das Kohlenwasserstoffgemisch mit dem aus dem
^Wasserbad verdampften Dampf vermischt Das eine ausreichende Dampfmenge enthaltende Kohlenwasserstoffgemisch wird anschließend mit dem Katalysator in Kontakt gebracht
Gemäß einer weiteren Verfahrensweise wird das Kohlenwasserstoffgemisch in eine wäßrige Lösung 'eingeleitet, die mit einem Metallsalz gesättigt ist,
"'' welches den Dampfdruck der Lösung konstant hält; als Beispiele seien Kalziumchlorid, Kaliumbromid, Zinksulfat und Magnesiumnitrat erwähnt Die Mischung aus
pampf und Kohlenv/asserstoffgemisch wird anschließend mit dem Katalysator in Kontakt gebracht
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden an Hand der Beispiele näher beschrieben. • In den folgenden Beispielen, Bezugsbeispielen und
Vergleichsbeispielen wurde die Zusammensetzung des Disproportionierungsproduktes in der jeweils im einzelnen beschriebenen Weise ermittelt Nach Beendigung des Disproportionierungsprozesses wurde das 'Reaktionsgemisch einer Gaschromatographieanalyse unterworfen, um die Mengen der einzelnen Kohlenwasserstoffkomponenten in dem Reaktionsgemisch festzustellen und aufzuzeichnen. Von der Aufzeichnung der Gaschromatographieanalyse, die die Analys-sergebnisse sämtlicher Verbindungskomponenten in dem Reak tionsgemisch enthält, wurden die Analyseergebnisse der das Disproportionierungsprodukt darstellenden Kohlenwasserstoff von den Analyseergebnissen der nicht reagierten Kohlenwasserstoffe isoliert, die sich noch in dem Reaktionsgemisch befanden.
Aus den isolierten Analyseergebnissen wurden die Anteile der Kohlenwasserstoffkomponenten in dem -Disproportionierungsprodukt in Prozenten berechnet, und zwar basierend auf dem Gemisch des Disproportionierungsprodukies. Auch die Anteile der Cs-Fraktion undiderAG+erFrakiion^ oben beschrieben von dem Ergebnis der Gaschromatographieanalyse abgeleitet Der. Isopenienanteil wurde auf der-Basis des Gewichtes der Cs-Fraktion berechnet. Das Disproportionierungsumsatzverhältnis wurde als ein ,%-VerhäItnis des Gewichtes des Disproportionierungsproduktes zum ursprünglichen Gewicht des Kohlenwasserstoffgemisches berechnet, das dem Disproportionierungsprozeß unterworfen wurde.
Bezugs bei spiel 1
Herstellung von Isopenten mit ejnern Katalysator aus auf einem Aluminiumoxydtrager abgelagerter Molyb-
danverbmdung
Zur^Herstellung eines Katalysators wurde y-Aluminiumoxyd, das einer Siebgroße von 14-32 Mesh (ASTM) entsprach, mit einer wäßrigen Ammonium- , 'rnolybdatlösung mit einem Ammoniummolybdatgehalt ' von 5 Gew.-% imprägniert, getrocknet und dann 4 Stunden lang in einer Luftströmung bei einer Temperatur von 4000C kalziniert. Der resultierende Katalysator hatte eine Zusammensetzung von 92,5 Gew.-% Tonerde und 7,5 Gew.-°/o kalzinierte Molybdänverbindung, berechnet als Molybdänoxyd.
Eine BB-Gasfraktion, die zu 48,7Gew.-% aus Isobuten, 16,4Gew.-% Buten-2, 26,3Gew.-% Buten-1, 1,2Gew.-% Isobutan, 7,1 Gew.-°/o η-Butan und insgesamt 0,3Gew.-% Propan, Propylen, 13 Butadien und Propadien bestand, wurde unter normalem Druck bei einer Temperatur von 2500C mit 6 cm3 Katalysator mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 500cm3/cm3 Katalysator/Std. in Kontakt gebracht, um die Disproportionierung der BB-Fraktion zu bewirken.
In Tabelle 1 sind das Disproportionierungsumsatzverhältnis des obigen Prozesses der Anteil des resultieren-
Tabelle I
den Isopenten in der Cs-Fraktion und die Zusammenset-/ungdes Disproportionierungsproduktes nach Zeitrau-, men 'von 1,5'und 2,5 Stunden' nach*'Beginn_'des Disproportionierungsprozesses wiedergegeben.'',"'J/ "
Bezugsbeispiel 2 p
Herstellung von Isopenten in Gegenwart von Dampf
bei Verwendung des gleichen Katalysators wie in
'Be7ugsbeispiel 1
Es wurden die gleichen Schritte wiederholt wie in Bezugsbeispiel 1, wobei jedoch die verwendete BB-Gasfraktion durch ein Wasserbad geleitet wurde, das auf einer Temperatur von 00C gehalten wurde, indem es unter normalem Druck gekühlt wurde, so daß 0,6 Vol.-% Wasser, bezogen auf Normalvolumen unter Standardbedingungen, d. h. 00C und 760 mm Hg, mit der BB-Gasfraktion gemischt wurden.
In Tabelle 1 sind die Ergebnisse dieses Proportionierungsprozesses dargestellt, und zwar der Disproportionierungsumsatz, der Gehalt des resultierenden Isopentens in der Cs-FYaktion und die Zusammensetzung des Disproportionierungsproduktes nach einer Zeitdauer von 1,5 und 2,5 Stunden nach Beginn des Disproportionierungsprozesses.
Bezugsbeispiel
Disproportionierungszcit
(Std.)
Disproportionie- Isopcntenanteil in der Zusammensetzung des Disproportionierungs-
rungsumsatz Cs-Fraktion produktes (%)
Propylen
C5-Frakiion C+6-Fraktion
1.5 23,8 65,0 34,4 38,1 25,9
2,5 16,8 59,0 283 40,1 30,2
1,5 13,6 94,2 25,4 44,9 26,7
25 12,8 96,2 283 45,3 25,9
Bemerkungen:
Die Disproportionierungsprodukte gemäß den Bezugsbeispielen I und 2 enthalten eine kleine Menge Äthylen.
Oi: Mischung von Kohlenwasserstoffen mit jeweils 5 Kohlenstoffatomen. C+ 6: Mischung von Kohlenwasserstoffen mit 6 cder mehr Kohlenstoffatomen.
iischung '
Es ergibt sich aus der Tabelle 1, daß bei Verwendung eines Molybdän-Aluminiumoxyd-Katalysatorsystems die Anwendung von Dampf zu einer Abnahme des Disproportionierungsumsatzes führt, während der Anteil der Cs-Fraktion in dem Disproportionierungsprodukt und der Isopentenanteil in der Cs-Fraktion anwächst.
Beispiel 1
Zur Herstellung eines Katalysators wurde y-Alumi-
■niumoxyd mit einer Korngröße, die einer Siebgröße von f ^14 bis 32 Mesh entsprach, mit einer wäßrigen Ammoni-
'6aimmolybdatlösung, die 5 Gew.-% Ammoniummolybdat !'enthielt, imprägniert, getrocknet und 4 Stunden lang in
feinem Luftstrom bei einer Temperatur von 4000C
[kalziniert. Das in dieser Weise imprägnierte und
, ^, kalzinierte Material wurde mit einer wäßrigen Kobalt-,nitrallösung, die 43Gew.-% Kobaltnitrat enthielt,
,,'imprägniert, getrocknet und 4 Stunden lang in einem
^Luftstrom bei 6000C kalziniert. Das resultierende
..^Material wurde weiter mit einer wäßrigen Lösung von
}t Lf 0,7 G&w.'o/o Zinn(H)-chlorid imprägniert, getrocknet
"„ (Und dann 3,5 Stunden lang in einem Luftstrom bei einer
"^!■Temperatur von 6000C kalziniert Der resultierende Katalysator bestand aus 92,5 Gew.-Teilen Aluminiumoxyd, 1 Gew.-Teil kalzinierte Zinnverbindung, berechnet als Zinnoxyd (SnO), 2Gew-Teile kalzinierte Kobaltverbindung, berechnet als Kobaltoxyd (CoO) und 7,5 Gew.-Teile kalzinierte Molybdänverbindung, berechnet ate Molybdänoxyd (MoOj).
Die gleiche BB-Gasfraktion wie in dem Bezugsbeispiel 1 wurde durch si« Wasserbad geleitet, das durch Kühlung unter normalem Druck auf einer Temperatur yon O0C gehalten wurde, so daß die BB-Gasfraktion mit 0,6 Vol.-% Dampf, bezogen auf Normalvolumengröße 'unter Standardbedingungen, gemischt wurde; die mit Dampf vermischte BB-Gasfraktion wurde mit 6 cm3 des zubereiteten Katalysators unter normalem Druck bei einer Temperatur von 2500C in Kontakt gebracht, um die Disproportionierung der BB-Fraktion zu bewirken.
;Die Fraktion wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 500 cmVcm3 Katalysator/Std( zugeführt, und , zwar bezogen auf Normalvolumen. In Tabelle 2 sind die -, •Ergebnisse dieser Disproportionierung wiedergegeben, f j>fr id. h. der Disproportionierungsumsatz, der Isopentenan- :jn? I1,
'teil in der Cs-Fraktion und die Zusammensetzung des"[Λ' t < Resultierenden Disproportionierungsproduktefe tia'ch' £' !einer Zeitdauer von 1,5, 2ß, 3$ und 4,5 Stunden W ^BeginndesDisproportionierungsprozesses.
709 616/350
24 28 5820
Tabelle 2
Disproportionierungszeit
(Std.)
Disproponionicrungsunjsalz
■ ■■ '
Isopentengehalt Zusammensetzung des Disproporiionierungsp'roduKtes (W in der;C5;Fraktion - - ·.- Γ ' "· < ' ^ '^J^^t-
< Propylen Cs-Fraktion ■> C+6 Fraktion *f/t
263 243 ■22,4 22,2
100 flOO /100
100
493
ijyx52jb
Ein Vergleich der Tabelle 2 mit Tabelle"! zeigt deutlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren den /Verfahren gemäß den Sezugsbeispielert 1 und 2 hinsichtlich des Disproportionierungsumsatzverhältnisses, des Cs-Fraktionsanteiles in dem Disproportionierungsproduktes und des Isopentenanteiles in der Cs-Fraktion überlegen ist. Es ist insbesondere erwähnenswert, daß bei einem Vergleich des vorliegenden Beispieles mit dem Bezugsbeispiel 2 die Verwendung von Kobalt- und Zinnverbindungen als Komponenten des Katalysators zu einer Erhöhung des Disproportio-
Tabelle 3
3>,7 ' 34;l 333 32,9 nierungsumsatzes, des Cs-Fraktionsanteiles ifrimW pisproportionierungsprodukt urtd des Isopentenaniil les in der C5-Fraktion führt. · .·..·■■ PII
Vergleichsbeispiel 1 ^
Es wurden die gleichen Verfahrensschritte #i Beispiel 1 wiederholt, wobei jedoch die BB-Gasfrli» ^direkt mit dem Katalysator in Komafct gebrich#Hi$§ ohne vorher durch das Wasserbad geleitet wtäiaM nip Pr^bnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.'·
Disproportionierungszeit
(Std.)
Disproportionierungsumsalz
Isopentengehalt Cs-Fraktion Zusammensetzung des DisproportbnierungiproduMes 0o) Propylen Cs-Frakticn C+6-Fraktion
143 13^
903 94,6
il Bemerkung: Das Disproportionierungsprodukt enthielt eine kleine Menge Äthylen.
Ein Vergleich der Tabellen 3 und 2 zeigt, daß das Fehlen von Dampf während des Disproportionierung* Prozesses zu einer Abnahme des Disproportionierung-Umsatzes, des Cj-Fraktionsanteiles in dem Disproportionierungsprodukt und des Isopentenanteiles in der Cs-Fraktion führt.
Bei Beispiel 2 würden die gleichen Schritte wiederholt wie in Beispiel 1, wobei jedoch der gleiche Katalysator wie in Beispiel 1 einer Dampfbehandlung unterworfen wurde, indem ein Mischgas aus Stickstoff und 0,6% Dampf, basierend auf dem Stickstoffvolumen und bezogen auf Normalvolumen, 30 Min. bei einer Temperatur von 25O0C mit einem Katalysator bei einer Strömungsgeschv/indigkeäi von 1000 cmVcm3 Kataiysa-
5, Tabelle A,.,,^,.
tor/StH in kr™* w u
St2££Ä2S ^T^
BeiBeUoieSÖ"' . · u c u ■ · , fc b
wie in ßSl? Tu * gJeiCLhen Schritte wiederholt
rungsproäß statt' hvÄ?^ ^r ™*P™V>™™*'
wr S u * L ei 2^ C bei einer Temperatur voft
^, SLn Suri*geführt WUI*de. Die Ergebnisse sind.ie
"Tabelle 4 wsedsrgegeben. ·"
S ^"Wf1*^ 2 wurden die «ίέί wie in Beispiel 1, Wobei jedoch
^^eSWeinperetnr üiehi 2505C söüd^ « wieder Jl !Ü* Ergebnisse sind in Tabelie^
BefiJlWi 4.Tden die «leich™ Sehritte wie M ZuEl^ ·ΐ°Ι1>*ό1)βίjedochdieStrömungs-b^. wie in Ü; ^W6" der 8|eichen BB-Gasfräktion ind zwIrT*' n000 r cm3/«n3 Katalysator/Sfd. betniJT, "hid ύΤτβίβΙΓΓ" ϊ Norma!vo!u!ilen· ^6 Ergebnis
Beispiel Nr. Stromungs- ''.* fDispropor-',, Dispropor-'
Beispiel ,^"500>'fi'Ψ0250
ifBeispiel;3.;Mf50Ö ..-"äfSOO
5 33 10 86,5 193 100 " 31,6
6 1,0 33 10 863 19,1 100 3O;4
7 13 33 10 86,5 213 100 33,9
8 2.7 33 10 86,5 19,4 100 31,2
9 1,0 0 7,5 923 21,7 100 3Ϊ.0
IO 0 33 10 86,5 17,9 100 30.6
„.. .„ .Λ.., der Metallverbindung entsprechendes Metalloxid'-wlv^K
Für jedes der;Bei«piele 5 bis 10 wurde ein;Katalysator, ;>.,. - in :Beispiel-J wied^r^l^wobel .;,,■ mit der in .Tabjeiie/^lMgfgebenen.Zusammen^ ■$■■ ~Katäiysa%reni^
·; hergestellt, wobei abgleiche Verfahren benutzt wurde 5 Disprorjortionierungs|>rpzesses, wie sfe nach ''e'meniM^'i ' wie in Beispiel 1. Die Menge der kalzinierten Zeitraum voo^S^St^
Metallverbindungen in den Katalysatoren wurde ais^ein ; erhalten wurden, si^ ~" tff^jt,'-,
-, Beispiel Zusammensetzung des Katalysators Dispropor- Isopentengehalt Zusammensetzung des Disproportio-
sj -■> 5Nr. (Gewichtsteile) tionierungs- in der nierunfsproduktes (%)
" '■ "' Umsatz C;-Fraktion
j '< SnO CoO MoOi ΛΙ2Ο3 Propylen Gs-Fraktion C+6-Fraktion ;
15,1 ; ":■■· :;.
Vergleichsbeispiel3 2J e-ner Korngröße( dip einer Siebgröße von 14 -32 Mesh Es wurden die gleichen Schritte wiederholt wie in 1 entsprach, mit einer wäßrigen AfWhiioniujiimoJybdätlÖ^
.Beispiel 10, wobei jedoch die BB-Gasfrak tion direkt in 'isung impräghiert, getrocknet und 4; Stunden lang in
Kontakt mit dem Katalysator gebracht wurde, ohne daß 'einem Luftstrom bei einer remperatur von 400°C
diese Gasfraktion durch Kaltwasser mit einer Tempera- kalziniert Daraufhin wurde das in der obigen Weise
j, hix von 00C geleite! wurde. Nach einem Zeitraum von 30 imprägnierte und kalzinierte y-Alumifiiumoxyd weiter
3,5 Std. nach Beginn des Disproportionierungsprozesses :mit einer wäßrigen Sübernitratlösung imprägniert,
betrug das Disproportionierungsumsatzverhältnis getrocknet und dann 33 Stunden lang im:Luftstrom bei:
10,3%, der Isopentengehalt in der C5-Fraktion 68,8% : einer Temperatur von 600°C kalziniert Es wurden die
und das Disproportionierungsprodukt enthielt 29,8% gleichen Verfahrensschritte wie in Beispiet 1 wiederholt,
Propylen, 32^% der Cs-Fraktion, 34^% der C+6-Frak- 35 wobei die Katalysatoren gemäß Tabelle 6 verwendet
tion und 3,7% Äthylen. wurden. Die Disproportionierungsdauer betrug 33,
n-i 1 iiueiA α Stunden. Die, Ergebisse sind in Tabelle 6 wiedergegeben.
Beispiele 11 bis 14und ; ß,im Vergleichsbeispiel 4 wurden die gleichen
vergieicnsD...r... . Verfahrensschritte wiederholt wie in Beispiel 11, wobei
Beiden Beispielen Ii bis 14 wurden vier Katalysato- 40 jedoch der Disprqportionierungsprozeß ohne Dampf
ren mit den in Tabelle 6 wiedergegebenen Zusammen- durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind ebenfalls in
Setzungen hergestellt, indern y-Alüniiniüinöxyd mif Tabeiie ö wieeergegeberL
Tabelle 6 '*" "*■■'■* *-;"':'
■< ., .■.·■■'·; ■■■". ■ ■ ■■ :>■':■>■■ ' '■■"
Beispiel Nr. Zusammensetzung des pisprqporticnie-', | Isopentengehalt Zusammensetzung des Disproporiio-
Katalysatörs (Gewichtsteile); -'rungsunisatz.. /S' |in der Cs-Fraklion merungsproduktes (0A) t
A" *"~- Äi2p3 2:T'*'" -Ι".... ,ι,, "] „ Propyitp Ci-Fraktwn C+e-Sraujtion
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Vergleichs- 11,9 82,4 323
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.Tabe^ejte^michtlicjh,. daß das Fehlen von 60 te durchgeführt wie in Beispiel 12, woiSei jedoch^bei der -' >,
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Beispiel'''Katalysator· ''' 'M1 J> '''DispVopor- "' ^Dispropo' Nr.'!/- "'''-J/' At" '* - .< i'>j rtiohienirigs·"' 'Htonierungs-' zeh Wumsätz;
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16
Zn-Co-Mo-AbOj
■Όϋ-Ί
1,5 2*5
1.5 2.5
3.5
4.5
19,8'
17,1
25,5
25,5
23,1
22,7
Tod"·
«■%3'
/29,9
34,3
32,2
31,6
Xf-J* ^y^k,
48,8 51,4 52,4 553 55^
'24,4' 213 15,9 133 12,5 13^
15
^W ·■ 'Vergleichsbeispiels
*: ;' Es wurde in der gleichen Weise vorgegangen wie in ^Beispiel 15. wobei jedoch auf die Anwendung von ^'fÖampf verzichtet wurde. Nach einem Zeitraum von 3,5 ^JStd. nach Beginn des Disproportipniefungsprozess.es "f/betrug der Disproportionierungsumsatz 11,4% und der ■'^sopenten^nteil in der Cs-Fraktion,663%, während das *'f "Dispropo/tionierungsprodukt 24,4% Propylen, 42,0% " der C5-FraKtion und 32,2% der C+e-Fraktion enthielt.
Tabelle 8 Beispiele 17 bis !9
gemäß Beispiel
um -■■:..v.r?r'-"hritte gemäü Beispiel 1 wurden dreimal wiederholt, woth,. jwCt ■. &s Wasserbad, durch welches die BB-Gasfraktion geleitet wuiv —~ ° Tabelle 8 angegebenen Temperaturen hatte, d:a BB-Gasfraktion enthielt nach Durchströmen des Was serbades Dampf \~ άτπ :- Tabelle 8 angegebenen Mengen. Die Ergebnisse sind si>«..<«i^ . Tibelle 8 aufgeführt.
;Beispiel Nr.
Temperatur des Wasserbades
(0C)
Dampf- Dispropor- Dispropor- Isopenten- Zusammensetzung des Disproportions
gehalt des tionierungs- tionierurigs· gehalt der rungsproduktes (Vo)
Kohlen- zeit' Umsatz Cs-Fraktion
wasserstoff' Propylen Cs-Fraktion C+6 Fraktion
gewichtes
(Vol.-°/o) (Std.) (%) (o/o)
17 25
18 40
19 60
3,1
19,7
34
'IJi
22,4 100 303 53,6 16,4
21,1 100 3ί,6 HZ 13,7
24,1 100 312 52,7 16,1
22,7 100 32,0 53,9 14,1
20,4 too 292 54,9 15£
18,6 100 34.0 513 142
17.8 100 53« m
Beispiel 20und Vergleichsbeispiel 6
Es wurde ein Katalysator hergestellt, indem y-Aluminiumoxyd mit einer Korngröße, die einer Siebgröße von 14-32 Mesk entsprach, mit einer wäßrigen Ammoniummolybdatlösung, die 5 Gew.-% Ammoniummoiybdat
'enthielt, imprägniert, getrocknet und 4 Stunden lang im Luftstrom bei einer Temperatur von 400eC kalziniert. Das imprägnierte und kalzinierte Aluminiumoxyd würde nochmals mit einer wäßrigen Kadmiumcliforidlösung, die 0,8 Gew-% Kadmiumchlorid enthielt, imprägniert, gefrocknet und dann 3,5( Stunden lang jm
j Luftstrom beif einer Temperatur ,yon 60O0C kalziniert. Der resultierende Katalysator enthielt 1 Gew-Teil,der
Tabelle 9 ' ' 4 " '/<
kalzinierten Kadmiumverbindung, 7^.Οβ!ΐν.-ΤβίΙζ der kalzinierten MalyhdanverhinHnng und Qi^GewTeile
alzinierten MalyhdanverhinHnng und Qi^Gew^Teile Aluminiumoxyff, und zwar^jeweilTberechnet als das der einzelnen Verbindung entsprechende Oxyd In Verbindung mit Beispiel 20 wurde unter Verbendung des oben beschrieben Katalysators in der gleichen tWeise vorgegangen wie in Beispiel 1. .,
In Verbindung mit dem^ergMchstieisipiel 6 wurdöin ,der gleichen Weise vo^panägn wiö im Beispiel 20, wobei jedoch, die BB-GaspitTon ohne Durchströmen !des Wasserbädes direkt mit dem Katalysator in Kontakt gebracht wurde, to daß die' Disproportionierung'μ\\ Abwesenheit von Dampf stattfand y; $\ ^
Die Ergebnisse sind in Tabejie 9 wiedergegeben. <) ψ
Beispiel Nr , rungszett
nJSXSSni?11*' ."5T"^11!611?11, Zusammensetzung des DisproportionierunES^tir^ ψ rungsumsat/ m der Cs-Fraktlon Produktes (%) ^'
(o/„) /0/0) Propyfen Cs Fraktion C+6-Fraktion r
'fJ B*merkun(IUii' ""^ 1 iJi Das gcmiß Vergleichsbcispiel erhaltene Dispräp^rtionie'ruh'gsprodukt'entni'öit'eihc ger
«
* ι
IS
Beispiele 21 bis
Die Verfahrensschritte gemäß Beispiel 20 wurde dreimal wiederholt, wobei jedoch zur Herstellung der Katalysatoren anstelle von Kadmiumchlorid Blcinhrat (Beispiel 21), Wismuttrichlorid (Beispiel 22) und Antimontrichlörid (Beispiel 23) benutzt wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 wiedergegeben,
Tabelle 10
ί ι- 21 Metallverbindung Dispropor- Dispropor lsopenlen- Zusammensetzung des Pisproportionic- 50,9 C+6-Fraktion
tjonicrungs/.eit tionierungs· gchali in der rungsproduktes (%) 51,3 20,5
ti in s η ι ζ Cs-Frakiion 52,0 18,2
Beispiel 22 (Std.) (%) (%) 43,7 17,0
Nr. Bleinitrat 1,5 12,2 100 Propylen Cs-Fraktion 46,4 24,5
2,5 10,8 100 28,6 48,1 17,2
23 3,5 10,8 100 30,5 44,8 16,5
Wismuttrichlorid 1,5 18,4 96,1 31,0 49,0 26,1
2,5 16,9 100 31,8 46,0 21,1
3,5 15,7 100 36,4 20,1
Antimontrichlörid 1,5 16,0 100 35,4
2,5 13,8 100 29,1
3,5 13,3 100 29,9
33,9
Vergleichsbeispiel 7
Es wurde in der gleichen Weise vorgegangen wie in Beispiel 22, wobei jedoch auf das Wasserbad verzichtet wurde, so daß die Disproportionierung ohne Dampf erfolgte. Die Ergebnisse Sind in Tabelle Il wiedergegeben.
Tabelle 11
Disproportionierungs- Disproportionierungs- Isopentengehali zeit Umsatz in der Cs-Fraktion
(Std.)
(o/o)
Zusammensetzung des Disproportionierungsprdduktes (o/o)
Propylen Cs-Fraktion C+6-Fräktion
1,5 21,8 67,4 28,5 42,1 283
2,5 16,9 64,6 27,1 40,7 32,2
3,5 14,2 65,5 23,7 42,7 32,9
Bemerkung:
Das Disproportionierungsprodukt enthielt eine geringe Menge Äthylen.
Beispiele 24 und 25 und Vergleichsbeispiel 8
In Verbindung mit den Beispielen 24 und 25 wurde in der gleichen Weise vorgegangen wie in Beispiel 20, wobei der Disproportionierungsprozeß während einer Zeitdauer von 2,5 Stunden bei Temperaturen von 3000C
Tabelle 12
(Beispiel 24) und 3500C (Beispiel 25) und nicht bei 2500C durchgeführt wurde.
In Verbindung mit dem Vergleichsbeispiel 8 wurde in der gleichen Weise vorgegangen wie in Beispiel 24, wobei die Disproportionierung jedoch bei 2000C erfolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 12 zusammengefaßt.
Beispiel Nr.
Disproportionierungstemperatur
Disproportionierungsumsatz
(o/o)
Isopentengehalt Zusammensetzung des Disproportionierungsin der Cs-Fraktion produktes (%)
Propylen C5-Fraktion C+6-Fraktion
Vergleichsbeispiel 8
300 350 200
19,6 12,9 25,8
93,5 100 85,7
33,5
28,8
16,3
53,6
58,9
25,9
12,9 12,5 57,8
Beispiele 26 und
1000 cmVcm3 Katalysator/Std. (Beispiel 27) hindurchgeleitet wurde, wobei die Volumenangaben sich auf das Die Verfahrensschritte gemäß Beispiel 20 wurden 65 Normalvolumen beziehen. Der Disproportionierungszweimal wiederholt, wobei die BB-Gasfraktion durch prozeß wurde in beiden Beispielen 26 und 27 während ein Wasserbad mit Strömungsgeschwindigkeiten von einer Zeitdauer von 2.5 Stunden durchgeführt.
300cmVcm! Katalysator/Std. (Beispiel 26) bzw. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13 zusammengefaßt.
709 616/350
Tabelle 13
Beispiel Nr. Strömungsgeschwindigkeit
Disproportion nicrungsumsatz
(cmVcm1- Katfllysator/Std,) (%)
Isppentengennlt Zusammensetzung des Disproportlonlein der OFniklion rungsprocJuktes (%)
Propylen Cs-Fraktion C+6-Fraktion
26
27
300
1000
22,5 11,6
96,3
98,7
29,8
29,1
49t8
51,5
20,4
19,4
Beispiele 28und29
Die Verfahrensweise gemäß Beispiel 20 wurde zweimal wiederholt, wobej jedoch die Temperaturen des Wasserbades, dem die zu disjproportionier'e'iide :BB-Gasfraktion zugeführt wurde, 250C (Beispiel 28) bzw, 6O0C (Beispiel 29) betrug; dte BB-Gasfrak'tion
^Tabelle 14
enthielt nach Durchströmen des Wasserbades Dampf in Mengen von 3,1 Vol.-% (Beispiel 28) bzw. 19,7 Vol,-% (Beispiel 29); und zwar ausgehend von dem Volumen der dem Disproportionierungsprozeß zugeführten BB-Gasfraktion. Die Disproporiionierungszeit betrug in beiden Beispielen 2.5 Stunden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 14 zusammengefaßt,
-Beispiel Temperatur des Nr. Wasserbades
Dampfgehalt
(VoL-%)
pispropöntionierungsumsaU
Isppentengehalt Zusammensetzung des Disproportionieiti der Cs-Fraktion rungsproduktes (°/o)
Propylen Cs-Fraktion C+6-Fra)ttion
28
29
25 60
3,1
19,7
18,5 18,0
30,1
31,5
50,5
51,2
19,4
17,3
Beispiele 30bis37
Die Verfahrensweise gemäß Beispiel 1 wurde achtmal wiederholt, wobei jedoch der in ähnlicher Weise #ie in Beispiel 1 hergestellte Katalysator 86,5 Gew.rTeile Aluminiumoxyd, 1 Gew.-Teil der kalzinierten Zirinverbindung, berechnet als Zinnoxyd (SnO), 3;5 Gew,-Teile der kalzinierten Kobaltverbindung, berechnet als Kobaltoxyd (CoO), und 10 Gew.-Teile der kalzinierten MolybdäKverbindung, berechnet als Molybdänoxyd (MbOi) enthielt, und wobei der Disproportionierungsprozeß bei den in Tabelle 15 wiedergegebenen
Temperaturen und Drücken stattfand.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 15 zusammengefaßt.
Tabelle 15 Disproportionierungs- Temperatur Disproportionie- Isopentengehalt Zusammensetzung des Disproportionierungsr (%) C+6-Fraktion
Beispiel prozeß I (0C) rungsumsatz in der Cs-Fraktion Produktes Cs-Fraktion
Nr. Druck 250 Propylen 17,8
(kg/cm2G) 275 (%) (%) 48,6 15,5
2 3GO 28,6 100 33,6 49,8 16,2
30 2 250 27,7 100 34,7 49,0 21,2
31 2 275 24,7 100 34,8 47,9 20,4
32 3 300 30,7 100 30,9 47,4 18,6
33 3 250 28,9 100 323 48,3 20,1
Ό 34 3 250 24,2 100 33,1 47,1 24,7
i 35 4 33,8 100 32,8 48,5
36 5 36,9 100 26,8
ν 37
Vergleichsbeispiel 9
Gemäß dem in der US-PS 35 46 314 beschriebenen Verfahren wurde ein Katalysator aus 91 Gew.-% Siliziumoxyd und 9 Gew.-°/o Wolframoxyd hergestellt, indem ein für Katalysatorzwecke geeignetes Siliziumoxyd mit einer wäßrigen Lösung von Ammonium-Metawolframat imprägniert und anschließend das Wasser daraus verdampft wurde. Der Katalysator wurde etwa 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 4000C in einem Luftstrom kalziniert.
Ein BB-Fraktionsgas, das aus 48,7 Gew.-% Isobuten, 16,4Gew.-% Buten-2, 26,3Gew.-% Buten-1, 1,2Gew.-% Isobutan, 7,1 Gew.-°/o n-Bulan und 0,3Gew.-% eines Gemisches aus Propan, Propylen, 1,3 Butadien und Propadien bestand, wurde zur Disproportionierung der BB-Fraktion 1,5 Stunden lang bei einer Temperatur von 3000C und bei Atmosphärendruck mit dem oben beschriebenen Katalysator mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 645cm3/cm3 Katalysator-, Std., berechnet auf Normalvolumen, in Kontakt gebracht. Es fand praktisch keine Disproportionierung statt, d. h. nach Beendigung des Disproportionierungs-' prozesses konnten nur Spuren von Isopenten in dem Produkt festgestellt werden.
Vergleichsbeispiel 10
Es wurden im wesentlichen in der gleichen Weise verfahren wie im Vergleichsbeispiel 9, wobei jedoch die
P..
, , Disproportionierung bei
ei folgte. Der Disproportionierungsumsatz %i il "
p £\ Μ5,7%£tier Anteil an Isopcnten
während die'Ausbeute an lsopentcn nur gering ist,
Vergleichsbeispiel ί1 Es wurde im wesentlichen in der gleichen Weise irungsprozeß bei einer Temperatur bis zu 3000C
verfahren wie im Vergleichsbeispiel 9, wobei man stattfand, ließ sich im wesentlichen kein Pisproportio-
jedoch das BB-Frakt'ionsgas durch ein Wasserbad ;nierungseffekt beobachten. Wenn die'Disproportionie-
strömen ließ, so daß dieses Gas mit, 0,6Vol.-% . '"rung bei einer,Jemperatur von'550°C erfolgte, wurde
WassciJampf, bezogen caf Normalvolumen, vermischt 15 ider Katalysator schnell deaktiviert. Das Disproportio-
war, bevor das Fraktionsgas mit dem Katalysators in nierung&produkt enthielt demzufolge nur eine Spur an
Kontakt gebracht wurde. Wenn der Disproportionie- Isopenten. '
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Claims (1)

  1. Es ist bekannt, das Olefine disproportioniert werden können, in dem sie;firnit einem Molybdäri-Aluminium· oxyd-Kaia|ysatoir'in Kontakt gebrächt werden, Es ist jedoch auch bekitijtjbt, daß, wenn die übliche Disproportionierungsmethode unter Benutzung eines Molybdlin-Aluminiurnoxyd-Katalysators bei Olefingemischen angewendet wird, die hauptsächlich Kohlenwasserstoffe mit 4 Kohlenstoffatomen wie Isobuten und n-Buten enthalten, die folgenden Nachteile auftreten;
    (1) Niedriger Disproportionierungsurnsatz
DE19742428820 1973-06-22 1974-06-14 Verfahren zur Herstellung von Isopenten Expired DE2428820C3 (de)

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DE2428820A1 DE2428820A1 (de) 1975-01-09
DE2428820B2 DE2428820B2 (de) 1976-08-26
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