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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren
zum Herstellen von aliphatischen Alkoholen. Spezieller beziehen
sich die hierin beschriebenen Ausführungsformen auf Systeme und Verfahren
zum Herstellen von verzweigten aliphatischen Alkoholen unter Verwenden
einer Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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Aliphatische
Alkohole sind wichtige Verbindungen, welche in einer Vielzahl von
Anwendungen verwendet oder in andere chemische Verbindungen (z.B.
grenzflächenaktive
Mittel, Sulfate) umgewandelt werden können. Grenzflächenaktive
Mittel können
in einer Vielzahl von Anwendungen (z.B. Detergentien, Seifen, Ölgewinnung)
eingesetzt werden.
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Die
strukturelle Zusammensetzung des aliphatischen Alkohols kann die
Eigenschaften (z.B. die Wasserlöslichkeit,
die biologische Abbaubarkeit und die Detergenskraft in kaltem Wasser)
des grenzflächenaktiven Mittels
und/oder des Detergens, das aus einem aliphatischen Alkohol hergestellt
wird, beeinflussen. Beispielsweise kann die Wasserlöslichkeit
durch die Linearität
des aliphatischen Teils des aliphatischen Alkohols beeinflusst werden.
Mit ansteigender Linearität
des aliphatischen Teils kann sich die Hydrophilie (d.i. die Affinität für Wasser)
des grenzflächenaktiven
Mittels auf Basis von aliphatischem Alkohol verringern. Daher kann
sich die Wasserlöslichkeit
und/oder die Detergenskraftleistung des grenzflächenaktiven Mittels auf Basis
von aliphatischem Alkohol verringern. Das Einführen von Verzweigungen in den
aliphatischen Teil des grenzflächenaktiven
Mittels auf Basis von aliphatischem Alkohol kann die Kaltwasserlöslichkeit
und/oder die Detergenskraft des grenzflächenaktiven Mittels auf Basis von
aliphatischem Alkohol erhöhen.
Die biologische Abbaubarkeit der grenzflächenaktiven Mittel auf Basis
von aliphatischem Alkohol kann hingegen verringert werden, wenn
die Verzweigungen im aliphatischen Teil des grenzflächenaktiven
Mittels auf Basis von Alkohol eine höhere Zahl an quaternären Kohlenstoffen
umfassen. Das Einführen
von Verzweigungen mit einer Minimalzahl an quaternären Kohlenstoffatomen
in den aliphatischen Teil des grenzflächenaktiven Mittels auf Basis
von aliphatischem Alkohol kann die Kaltwasserlöslichkeit und/oder die Detergenskraft
der grenzflächenaktiven
Mittel auf Basis von Alkohol erhöhen,
während
die biologische Abbaubarkeit der Detergentien erhalten wird.
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Der
aliphatische Teil eines aliphatischen Alkohols, der zur Herstellung
eines grenzflächenaktiven
Mittels verwendet wird, kann eine oder mehrere aliphatischen Alkylgruppen
als Verzweigungen umfassen. Aliphatische Alkylgruppen, die Verzweigungen
im aliphatischen Teil bilden können,
können
Methyl-, Ethyl, Propyl- oder höhere
Alkylgruppen umfassen. Quaternäre
und tertiäre
Kohlenstoffe können
vorhanden sein, wenn der aliphatische Teil verzweigt ist. Die Zahl
der quaternären
und tertiären
Kohlenstoffe kann sich aus dem Verzweigungsmuster im aliphatischen
Teil ergeben. Wie hierin verwendet, bezeichnet die Wendung "aliphatisches quaternäres Kohlenstoffatom" ein Kohlenstoffatom,
das nicht an irgendwelche Wasserstoffatome gebunden ist.
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Verfahren
zum Herstellen von verzweigten primären Alkoholzusammensetzungen
werden im
US-Patent Nr. 5,849,960 ,
Singleton et al., mit dem Titel "Highly
Branched Primary Alcohol Compositions, and Biodegradable Detergents
Made Thereform" und
im
US-Patent Nr. 6,150,322 ,
Singleton et al., mit dem Titel "Highly Branched
Primary Alcohol Compositions, and Biodegradable Detergents Made
Thereform" beschrieben.
US 4,438,287 beschreibt
ein Verfahren zum Synthetisieren von Alkoholen, in welchem ein dehydrierbarer
Kohlenwasserstoff einem Dehydrierungsschritt in Gegenwart von einem
nicht sauren multimetallischen Katalysator unterworfen wird. Das
Reaktionsgemisch wird dann, ohne Abtrennung der aus dem Dehydrierungsverfahren erhaltenen
Olefine, als Einsatzmaterial für
einen Alkoholsyntheseschritt verwendet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In
einer Ausführungsform
können
aliphatische Alkohole mit einem Verfahren, das die Dehydrierung von
Paraffinen zu Olefinen und die Isomerisierung der Olefine in einer
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit umfasst,
hergestellt werden. Ein Verfahrens-Einsatzmaterialstrom, welcher
in eine Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
eintritt, kann lineare Olefine und Paraffine umfassen, die eine
durchschnittliche Kohlenstoffzahl von 7 bis 18 besitzen. In einer
Ausführungsform
umfasst ein Verfahrens-Einsatzmaterialstrom, der in eine Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
eintritt, lineare Olefine und Paraffine, die eine durchschnittliche
Kohlenstoffzahl von 10 bis 17 besitzen. Wie hierin verwendet, bezeichnet
die Wendung "Kohlenstoffzahl" die Gesamtzahl an
Kohlenstoffatomen in einem Molekül.
Der Verfahrens-Einsatzmaterialstrom, der in eine Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
eintritt, ist in einigen Ausführungsformen
aus einem Fischer-Tropsch-Verfahren abgeleitet.
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Wenigstens
ein Teil der Paraffine im Einsatzmaterialstrom kann in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
dehydriert werden, um Olefine zu bilden. Wenigstens ein Teil der
erhaltenen Olefine und wenigstens ein Teil der Olefine, die bereits
in dem Einsatzmaterialstrom vorhanden waren, können in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
auch isomerisiert werden. Ein Isomerisierungsverfahren wandelt lineare
Olefine (z.B. unverzweigte Olefine) in verzweigte Olefine um. Die
isomerisierten Olefine können
hydroformyliert werden, um aliphatische Alkohole herzustellen. Nach
der Hydroformylierung der Olefine können nicht umgesetzte Komponenten
aus dem Hydroformylierungsverfahren von den aliphatischen Alkoholprodukten
abgetrennt werden. Paraffine und nicht umgesetzte Olefine im abgetrennten
Strom können
in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit zurückgeführt werden.
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Die
Verfahrensbedingungen in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
können
derart sein, dass die erhaltenen verzweigten Olefine eine durchschnittliche
Zahl an Verzweigungen pro Olefinmolekül von 0,7 bis 2,5 besitzen.
Die verzweigten Olefine können,
ohne darauf beschränkt
zu sein, methyl- und/oder ethylverzweigte Olefine umfassen. Das
Isomerisierungsverfahren kann verzweigte Olefine herstellen, welche
weniger als 0,5 an quaternären
aliphatischen Kohlenstoffatomen umfassen. Die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit kann
einen Katalysator umfassen, welcher zwei Funktionen, zum Dehydrieren
der Paraffine zu Olefinen und zum Isomerisieren der Olefine zu verzweigten
Olefinen, besitzt.
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In
einer Ausführungsform
kann eine Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit eine Vielzahl an
Zonen umfassen. Die Vielzahl an Zonen kann eine erste Reaktionszone
und eine zweite Reaktionszone umfassen. Die erste Reaktionszone
kann eine Dehydrierungszone sein. Die zweite Reaktionszone kann
eine Isomerisierungszone sein. Ein Kohlenwasserstoffstrom, welcher
Olefine und Paraffine umfasst, kann in die Dehydrierungszone eintreten.
Wenigstens ein Teil der Paraffine im Kohlenwasserstoffstrom kann
zu Olefinen dehydriert werden, um einen an Olefinen angereicherten
Strom herzustellen. Der Olefin-angereicherte
Strom kann in die Isomerisierungszone weitergeleitet werden. In
der Isomerisierungszone kann wenigstens ein Teil der Olefine im
Olefin-angereicherten Strom zu verzweigten Olefinen isomerisiert
werden. Die verzweigten Olefine können mittels Hydroformylierung
in aliphatische Alkohole umgewandelt werden. Nach der Hydroformylierung
der Olefine kann ein Strom aus Paraffinen und nicht umgesetzten
Olefinen aus den hergestellten aliphatischen Alkoholprodukten abgetrennt
werden. Der Strom aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen
kann durch Zurückleiten
von wenigstens einem Teil des Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten
Olefinen in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
und/oder in einen Strom, der in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit eintritt,
wiederverwertet werden.
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In
einer Ausführungsform
kann eine Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit eine Schichtbettkonfiguration
umfassen. Die Schichtbettkonfiguration kann einen Katalysator zur
Dehydrierung und einen Katalysator zur Isomerisierung eines Kohlenwasserstoffstroms
umfassen. Wenigstens ein Teil der Paraffine im Kohlenwasserstoffstrom
kann zu Olefinen dehydriert werden, um einen an Olefinen angereicherten
Strom herzustellen. Der Olefin-angereicherte Strom kann in eine
Isomerisierungszone weitergeleitet werden. In der Isomerisierungszone
kann wenigstens ein Teil der Olefine im Olefin-angereicherten Strom
zu verzweigten Olefinen isomerisiert werden. Die verzweigten Olefine
können
mittels Hydroformylierung in aliphatische Alkohole umgewandelt werden.
Nach der Hydroformylierung der Olefine kann ein Strom aus Paraffinen
und nicht umgesetzten Olefinen aus den hergestellten aliphatischen
Alkoholprodukten abgetrennt werden. Der Strom aus Paraffinen und
nicht umgesetzten Olefinen kann durch Zurückleiten von wenigstens einem
Teil des Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen in
die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit und/oder in einen Strom, der
in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit eintritt, wiederverwertet
werden.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann wenigstens ein Teil der aliphatischen Alkohole sulfatiert werden,
um aliphatische Sul fate zu bilden. In einigen Ausführungsformen
können
aliphatische Sulfate verzweigte Alkylgruppen umfassen.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann wenigstens ein Teil der hergestellten aliphatischen Alkohole oxyalkyliert
werden, um Oxyalkylalkohole zu bilden. In einigen Ausführungsformen
können
Oxyalkylalkohole verzweigte Alkylgruppen umfassen. In einigen Ausführungsformen
kann wenigstens ein Teil der hergestellten verzweigten aliphatischen
Alkohole ethoxyliert werden, um verzweigte Ethoxyalkylalkohole zu
bilden. Wenigstens ein Teil der oxyalkylierten Alkohole kann sulfatiert
werden, um Oxyalkylsulfate zu bilden. In einigen Ausführungsformen
können
Oxyalkylsulfate verzweigte Alkylgruppen umfassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten mit Hilfe
der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen klar werden,
wobei:
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1 ein
schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Systems zum
Herstellen verzweigter aliphatischer Alkohole unter Verwenden einer
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit darstellt.
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2 ein
schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Systems zum
Herstellen verzweigter aliphatischer Alkohole unter Verwenden einer
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit und einer Separationseinheit,
um verzweigte Olefine von linearen Olefinen und Paraffinen zu trennen,
darstellt.
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3 ein
schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Systems zum
Herstellen verzweigter aliphatischer Alkohole un ter Verwenden einer
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit mit Zufügung eines zusätzlichen
Kohlenwasserstoffstroms darstellt.
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4A-B
schematische Diagramme von Ausführungsformen
eines Systems zum Herstellen verzweigter aliphatischer Alkohole
unter Verwenden einer Zweizonen-Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
darstellt.
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5 ein
schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Systems zum
Herstellen verzweigter aliphatischer Alkohole unter Verwenden einer
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit mit einer Schichtbettkatalysatorkonfiguration
darstellt.
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Obwohl
für die
Erfindung verschiedene Modifikationen und alternative Formen möglich sind,
werden spezifische Ausführungsformen
davon beispielhaft in der Zeichnung gezeigt und hierin im Detail
beschrieben werden. Es sollte jedoch klar sein, dass die Zeichnungen
und die detaillierte Beschreibung nicht dazu dienen sollen, die
Erfindung auf die beschriebene spezielle Form einzuschränken, sondern
im Gegensatz dazu, besteht die Absicht alle Modifikationen, Äquivalente
und Alternativen, welche innerhalb des Geists und des Rahmens der
vorliegenden Erfindung liegen, wie sie durch die angeschlossenen
Ansprüche
definiert ist, zu umfassen.
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Detaillierte Beschreibung
von Ausführungsformen
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Kohlenwasserstoffprodukte
können
aus Synthesegas (d.i. ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid)
unter Verwenden eines Fischer-Tropsch-Verfahrens synthetisiert werden.
Synthesegas kann durch partielle Verbrennung von Mineralöl (z.B.
Kohle, Kohlenwasserstoffe), durch Reformieren von Erdgas oder durch
partielle Oxidation von Erdgas erhalten werden. Das Fischer-Tropsch-Verfahren
wandelt Synthesegas katalytisch in ein Produktgemisch um, das gesättigte Kohlenwasserstoffe,
ungesättig te
Kohlenwasserstoffe und eine geringe Menge an sauerstoffhältigen Produkten
umfasst. Die Produkte aus einem Fischer-Tropsch-Verfahren können für die Herstellung von Brennstoffen
(z.B. Benzin, Dieselöl),
von Schmierölen und
Wachsen verwendet werden.
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Fischer-Tropsch-Verfahrensströme können auch
verwendet werden, um wirtschaftlich wertvolle Rohprodukte herzustellen.
Beispielsweise sind lineare Olefine Rohprodukte, welche für die Herstellung
von grenzflächenaktiven
Mitteln nutzbar sind. Das Verwenden eines Teil des Verfahrensstrom
zur Herstellung von linearen Olefinen kann den wirtschaftlichen
Wert eines Fischer-Tropsch-Verfahrensstroms erhöhen.
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Grenzflächenaktive
Mittel, welche von verzweigten Olefinen abgeleitet sind, können andere
Eigenschaften besitzen als grenzflächenaktive Mittel, die von
linearen Olefinen abgeleitet sind. Beispielsweise können aus
verzweigten Olefinen abgeleitete grenzflächenaktive Mittel eine erhöhte Wasserlöslichkeit
und/oder verbesserte Detergenskraft-Eigenschaften, verglichen mit
grenzflächenaktiven
Mitteln, die von linearen Olefinen abgeleitet sind, besitzen. Die
Eigenschaften hinsichtlich der biologischen Abbaubarkeit der grenzflächenaktiven
Mittel können
jedoch durch die Gegenwart von quaternären Kohlenstoffatome im verzweigten
Teil der grenzflächenaktiven
Mittel beeinträchtigt
werden. Grenzflächenaktive
Mittel, welche aus verzweigten Olefinen mit einer Minimalzahl an
quaternären
Kohlenstoffatomen hergestellt sind, können ähnliche Eigenschaften hinsichtlich
der biologischen Abbaubarkeit besitzen, wie grenzflächenaktive
Mittel, die von linearen Olefinen abgeleitet sind. Die Herstellung
von verzweigten Olefinen aus einem Fischer-Tropsch-Verfahrensstrom
kann den wirtschaftlichen Wert des Stroms erhöhen. In einigen Ausführungsformen
können
lineare Olefine in verzweigte Olefine mit einer Minimalzahl an quaternären Kohlenstoffatomen
unter Verwendung eines Dehydrie rungs-Isomerisierungs- oder eines
Isomerisierungskatalysators umgewandelt werden. Das Erhöhen der
Menge an verzweigten Olefinen, die aus einem Fischer-Tropsch-Verfahrensstrom
abgeleitet werden, kann den wirtschaftlichen Wert des Verfahrensstroms
erhöhen.
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Verfahren
zum Erhöhen
der Menge an verzweigten Olefinen, welche aus einem Verfahrensstrom
abgeleitet sind, der bestimmte Mengen an Olefinen umfasst, und somit
den wirtschaftlichen Wert des Verfahrensstroms erhöhen, sind
beschrieben. Solche Verfahren sind sowohl für Fischer-Tropsch-Verfahrensströme als auch
für Produktströme aus anderen
Quellen, die Kohlenwasserstoffe umfassen, nutzbar.
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Eine
Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialstromzusammensetzung kann Paraffine
und Olefine umfassen. Wenigstens ein Teil des Kohlenwasserstoffstroms
kann aus linearen Paraffinen und Olefinen mit wenigstens 4 Kohlenstoffatomen
und bis zu 18 Kohlenstoffatomen bestehen. Ein Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialstrom
kann aus einem Fischer-Tropsch-Verfahren oder aus einem Ethylenoligomerisierungsverfahren
erhalten werden. Fischer-Tropsch-Katalysatoren
und Reaktionsbedingungen können
ausgewählt
werden, um im Reaktionsproduktstrom ein bestimmtes Produktgemisch
bereitzustellen. Beispielsweise können ein Fischer-Tropsch-Katalysator
und -Reaktionsbedingungen ausgewählt
werden, um im Strom die Menge an Olefinen zu erhöhen und die Menge an Paraffinen
und Oxygenaten zu verringern. Alternativ können Katalysator und Reaktionsbedingungen
ausgewählt
werden, um im Strom die Menge an Paraffinen zu erhöhen und
die Menge an Olefinen und Oxygenaten zu verringern.
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Der
in einem Fischer-Tropsch-Verfahren verwendete Katalysator kann Mo,
W, Gruppe-VIII-Verbindungen oder Kombinationen davon sein. Gruppe-VIII-Verbindungen
umfassen, ohne darauf beschränkt
zu sein, Eisen, Kobalt, Ruthenium, Rhodium, Platin, Palladium, Iridium
und Osmium. Die Katalysatoren und Kombinationen zur Herstellung
der gewünschten
Kohlenwasserstoffspezies mit einem Fischer-Tropsch-Verfahren sind allgemein
bekannt.
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Obwohl
auf einen Fischer-Tropsch-Strom Bezug genommen wird, kann jedweder
Olefine und gesättigte
Kohlenwasserstoffe umfassende Strom geeignet sein. Viele Fischer-Tropsch-Ströme können von
5% bis 80% Olefine umfassen, wobei der Rest von gesättigten
Kohlenwasserstoffen und anderen Verbindungen gebildet wird.
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In
einigen Ausführungsformen
werden Einsatzmaterialströme,
die Olefine und Paraffine umfassen, durch Cracken von Paraffinwachs
oder durch die Oligomerisierung von Olefinen erhalten. Handelsübliche Olefinprodukte,
die durch Ethylenoligomerisierung hergestellt werden, werden in
den Vereinigten Staaten von der Chevron Phillips Chemical Company,
der Shell Chemical Company (als NEODENE) und von British Petroleum vermarktet.
Das Cracken von Paraffinwachs zur Herstellung von Einsatzmaterialströmen aus
Alpha-Olefinen und Paraffinen wird im
US-Patent
Nr. 4,579,986 , Sie, mit dem Titel "Process For The Preparation Of Hydrocarbons" und in der US-Patentanmeldung
Anmeldenummer 10/153,955, Ansorge et al., mit dem Titel "Process For The Preparation
of linear Olefins and Use Thereof To Prepare Linear Alcohols" beschrieben. Spezielle
Verfahren zur Herstellung von linearen Olefinen aus Ethylen sind
im
US-Patent Nr. 3,676,523 ,
Mason, mit dem Titel "Alpha-Olefin
Production" im
US-Patent Nr. 3,686,351 ,
Mason, mit dem Titel "Alpha-Olefin
Production" im
US-Patent Nr. 3,737,475 ,
Mason, mit dem Titel "Alpha-Olefin
Production" und
im
US-Patent Nr. 4,020,121 ,
Kister et al., mit dem Titel "Oligomerization
Reaction System",
beschrieben. Die meisten der vorstehend beschriebenen Verfahren
stellen Alpha-Olefine her. Höhere
lineare innere Olefine können
handelsüblich
hergestellt werden (z.B. durch Chlorierung-Dehydrochlorierung von
Paraffinen durch Paraffindehydrierung, durch Isomerisierung von
Alpha-Olefinen).
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In
einer Ausführungsform
wird ein Einsatzmaterialstrom verarbeitet, um einen Kohlenwasserstoffstrom,
welcher verzweigte Olefine umfasst, herzustellen. Diese verzweigten
Olefine können
unter Verwenden von verschiedenen Verfahren in verzweigte aliphatischen
Alkohole umgewandelt werden. Der Einsatzmaterialstrom kann einen
Paraffingehalt im Bereich von 50 Gew.-% bis 90 Gew.-% des Einsatzmaterialstroms
besitzen. In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Einsatzmaterialstrom einen Paraffingehalt von mehr als
90 Gew.-% Paraffinen besitzen. Der Einsatzmaterialstrom kann auch
Olefine umfassen. Der Olefingehalt des Einsatzmaterialstroms kann
von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% betragen.
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Die
Zusammensetzung des Einsatzmaterialstroms kann Kohlenwasserstoffe
mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffzahl umfassen, die von 4
bis 30 reicht. In einer Ausführungsform
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl der Kohlenwasserstoffe
in einem Einsatzmaterialstrom von 4 bis 24 reichen. In anderen Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl des Einsatzmaterialstroms
von 4 bis 18 reichen. Eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl der
Kohlenwasserstoffe in einem Einsatzmaterialstrom kann von 7 bis 18
reichen. In bestimmten Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl der Kohlenwasserstoffe
in einem Einsatzmaterialstrom von 10 bis 17 reichen. In einigen
Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl der Kohlenwasserstoffe
in einem Einsatzmaterialstrom von 10 bis 13 reichen. In anderen
Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl der Kohlenwasserstoffe
in einem Einsatzmaterialstrom von 14 bis 17 reichen. Ein Einsatzmaterialstrom
kann geringe Mengen an Kohlenwasserstoffen mit einer Kohlenstoffzahl
umfassen, die höher
oder niedriger als der gewünschte
Kohlenstoffzahlbereich ist.
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In
einigen Ausführungsformen
kann ein Einsatzmaterialstrom aus der Destillation eines Verfahrensstroms
abgeleitet sein, welcher einen breiteren Bereich von Kohlenstoffzahlen
umfasst.
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In
einer Ausführungsform
umfasst ein Einsatzmaterialstrom für eine Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
Mono-Olefine und/oder Paraffine. Die Mono-Olefine können von
linearer oder verzweigter Struktur sein. Die Mono-Olefine können eine
Alpha- oder eine
innere Doppelbindung aufweisen. Der Einsatzmaterialstrom kann Olefine
umfassen, wobei 50% oder mehr der vorhandenen Olefinmoleküle Alpha-Olefine
mit einer linearen (geradkettigen) Kohlenstoffskelettstruktur sein
können.
In bestimmten Ausführungsformen
sind wenigstens 70% der Olefine Alpha-Olefine mit einer linearen Kohlenstoffskelettstruktur.
Ein Kohlenwasserstoffstrom, worin mehr als 70% aller Olefinmoleküle Alpha-Olefine
mit einer linearen Kohlenstoffskelettstruktur sind, kann in bestimmten
Ausführungsformen
verwendet werden, um Olefine in aliphatische Alkohole umzuwandeln.
Solche ein Strom kann aus einem Fischer-Tropsch-Verfahren abgeleitet
sein. In einigen Ausführungsformen
umfasst ein Einsatzmaterialstrom Olefine, wobei wenigstens 50% der
vorhandenen Olefinmoleküle
innere Olefine sind.
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Olefine
mit verzweigter Kette können
mittels eines Hydroformylierungsverfahrens in verzweigte aliphatische
Alkohole (z.B. verzweigte primäre
Alkohole) umgewandelt werden. Wie hierin verwendet, bezeichnet "Hydroformylierung" die Herstellung
von Alkoholen aus Olefinen über
ein Carbonylierungs- und ein Hydrierungsverfahren. Andere Verfahren
zur Herstellung von aliphatischen Alkoholen aus Olefinen können verwendet
werden. Beispiele für
andere Verfahren zum Herstellen aliphatischer Alkohole aus Olefinen
umfassen, ohne darauf beschränkt
zu sein, die Hydratisierung, die Oxidation und Hydrolyse, die Sulfatierung
und Hydratisierung, und die Epoxidisierung und Hydratisierung. Die
Zusammensetzung eines Alkohol-Produkt stroms kann aliphatische Alkohole
umfassen, mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffzahl, die von
5 bis 31 reicht. In einer Ausführungsform
kann die durchschnittliche Kohlenstoffzahl der aliphatischen Alkohole
in einem Alkohol-Produktstrom von 7 bis 19 reichen. In bestimmten
Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl der aliphatischen Alkohole
in einem Alkoholproduktstrom von 11 bis 18 reichen. In einigen Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl von aliphatischen Alkoholen
in einem Alkohol-Produktstrom von 11 bis 14 reichen. In anderen
Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl von aliphatischen Alkoholen
in einem Alkohol-Produktstrom von 15 bis 18 reichen.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann ein ersten Kohlenwasserstoffstrom, welcher Paraffine und Olefine
umfasst, in eine Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit eingeführt werden.
Die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit kann zwei unabhängige Einheiten
(z.B. eine Isomerisierungseinheit und ein Dehydrierungseinheit)
ersetzen. Die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit kann Paraffine
zu Olefinen dehydrieren und die erhaltenen Olefine und/oder anfänglich im
Kohlenwasserstoffstrom enthaltenen Olefine zu verzweigten Olefinen
isomerisieren. In einer Ausführungsform
kann ein Katalysator die Dehydrierung-Isomerisierung der Kohlenwasserstoffe
im ersten Kohlenwasserstoffstrom ausführen. In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Katalysator ein einzelner Katalysator sein. Der Katalysator
kann in einigen Ausführungsformen
ein Gemisch von zwei Katalysatoren (z.B. einem Dehydrierungskatalysator
und einem Isomerisierungskatalysator) sein. In anderen Ausführungsformen
können
zwei getrennt Katalysatoren, die in verschiedenen Zonen oder in
einer Schichtbettkonfiguration angeordnet sind, das Dehydrierungs-Isomerisierungsverfahren
in einer Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
ausführen.
Wie hierin verwendet, kann "ein
Dehydrierungs-Isomerisierungskatalysator" einen einzelnen oder mehrere Katalysatoren
umfassen.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann eine Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
mehrere Eintrittspunkte aufweisen, um verschiedene Verfahrensströme aufzunehmen.
Die Verfahrensströme
können
von anderen Verfahrenseinheiten und/oder von Lagerungseinheiten
stammen. Beispiele von Verfahrensströmen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein,
einen Verdünnungsmittel-Kohlenwasserstoffstrom
und/oder andere Kohlenwasserstoffströme, welche Olefine und Paraffine
umfassen, die aus anderen Verfahren erhalten werden. Wie hierin
verwendet, bezeichnet "Eintritt
in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit" den Eintritt von Verfahrensströmen in die
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit über einen oder mehrere Eintrittspunkte.
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Ein
erster Kohlenwasserstoffstrom, umfassend ein Gemisch von Olefinen
und Paraffinen, kann über eine
erste Leitung 112 in eine Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110,
wie für
das System 100 in 1 dargestellt,
eingeführt
werden. Die Kohlenwasserstoffe im ersten Kohlenwasserstoffstrom
können
eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl von 7 bis 18 besitzen. In
bestimmten Ausführungsformen
können
die Kohlenwasserstoffe im ersten Kohlenwasserstoffstrom eine durchschnittliche
Kohlenstoffzahl von 10 bis 17 besitzen. In einigen Ausführungsformen
können
die Kohlenwasserstoffe im ersten Kohlenwasserstoffstrom eine durchschnittliche
Kohlenstoffzahl von 10 bis 13 besitzen. In anderen Ausführungsformen
können
die Kohlenwasserstoffe im ersten Kohlenwasserstoffstrom eine durchschnittliche
Kohlenstoffzahl von 14 bis 17 besitzen. In einigen Ausführungsformen
umfasst ein erster Kohlenwasserstoffstrom Alpha-Olefine. Der Alpha-Olefingehalt
des ersten Kohlenwasserstoffstroms kann größer als 70% der gesamten Menge
an Olefinen im ersten Kohlenwasserstoffstrom sein. In bestimmten
Ausführungsformen
kann ein ersten Kohlenwasserstoffstrom von einem Fischer-Tropsch-Verfahren hergestellt
sein.
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In
der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 kann wenigstens
ein Teil der Paraffine im ersten Kohlenwasserstoffstrom zu Olefinen
dehydriert werden. Wenigstens ein Teil der erhaltenen Olefine und
wenigstens ein Teil der Olefine, die bereits im Einsatzmaterialstrom
vorhanden waren, können
isomerisiert werden, um einen zweiten Kohlenwasserstoffstrom herzustellen.
Das Isomerisierungsverfahren wandelt lineare Olefine (d.h. unverzweigte
Olefine) in verzweigte Olefine um.
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Der
zur Dehydrierung-Isomerisierung des ersten Kohlenwasserstoffstroms
verwendete Katalysator kann auf einem Zeolithkatalysator basieren,
welcher mit einem oder mehreren Metallen oder Metallverbindungen
modifiziert ist. Der in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 zur
Behandlung der Olefine im ersten Kohlenwasserstoffstrom verwendete
Katalysator kann zum Skelettisomerisieren von linearen Olefinen
im Verfahrensstrom zu Olefinen, welche eine durchschnittliche Zahl
an Verzweigungen pro Olefinmolekülkette
von mehr als 0,7 aufweisen, wirksam sein. In bestimmten Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Zahl an Verzweigungen pro Olefinmolekülkette von
0,7 bis 2,5 reichen. In einigen Ausführungsformen kann eine durchschnittliche
Zahl an Verzweigungen pro Olefinmolekülkette von 0,7 bis 2,2 reichen.
In anderen Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Zahl an Verzweigungen pro Olefinmolekülkette von
1,0 bis 2,2 reichen.
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Der
Dehydrierungs-Isomerisierungskatalysator kann einen Zeolithen enthalten,
welcher wenigstens einen Kanal mit einem kristallographisch freien
Kanaldurchmesser von mehr als 4,2 Å bis weniger als 7 Å, gemessen
bei Raumtemperatur, besitzt. Wie hierin verwendet, bezeichnet "Kanaldurchmesser
oder -größe" einen zur Diffusion
wirksamen Kanaldurchmesser oder eine -größe. Der Zeolith darf keine
Kanäle
aufweisen, welche einen freien Kanaldurchmesser von mehr als 7 Å besitzen.
Der Katalysator kann wenigstens einen Kanal mit einem kristallographisch freien
Durchmesser von mehr als 4,2 Å bis
weniger als 7 Å am
Eingang des Kanals besitzen. Der Katalysator darf keinen Kanal mit
einem Durchmesser am Eingang aufweisen, welcher den oberen Grenzwert
des Bereiches von 7 Å überschreitet.
Zeolithe, welche Kanaldurchmesser von mehr als 7 Å besitzen,
können
für unerwünschte Olefin-Nebenprodukte
(z.B. Aromatisierung, Oligomerisierung, Alkylierung, Verkockung)
empfänglich
sein. In einigen Ausführungsformen
darf ein Zeolith keinen Kanal mit einem freien Durchmesser entlang
der x- oder der y-Ebene von mehr als 4,2 Å aufweisen. Eine geringe Kanalgröße kann
das Olefin an einer Diffusion in die und aus den Kanalporen hindern,
nachdem das Olefin verzweigt wurde. Ein Zeolith kann wenigstens
einen Kanal mit einem freien Durchmesser des Kanals im Bereich von
mehr als 4,2 Å bis
weniger als 7 Å aufweisen.
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In
einer Ausführungsform
muss ein Olefinmolekül
aufgrund seiner hohen Kohlenstoffkettenlänge nicht in einen Zeolithkanal
eintreten, hindurchdiffundieren und am anderen Ende des Kanals austreten
können.
Die festgestellte Verzweigungsrate beim Passieren des Olefins durch
den Zeolith kann nicht der theoretischen Verzweigungsrate, bei der
jedes Olefinmolekül
durch die Kanäle
durchtreten würde,
entsprechen. Die meisten Olefine können teilweise in den Kanal
für eine,
den Teil der Kette im Kanal verzweigende Wirkdistanz, eindringen
und darauffolgend nach der Isomerisierung aus dem Kanal austreten.
In einer Ausführungsform
eines Verfahrens zur Herstellung aliphatischer Alkohole können die
Olefinmoleküle
in einem Kohlenwasserstoffstrom vorwiegend eine Struktur aufweisen,
welche an den Enden des Olefin-Kohlenstoffgrundgerüst verzweigt
und im Wesentlichen zum Zentrum des Moleküls hin linear ist (z.B. wenigstens
25% der Kohlenstoffe im Zentrum sind unverzweigt).
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann eine Zeolithkatalysatorstruktur Kanäle mit freien Durchmessern
von mehr als 4,2 Å bis
weniger als 7 Å entlang
sowohl der x- als auch der y-Ebene in der [001]-Ansicht aufweisen.
Zeolithe mit der angegebenen Kanalgröße können als Mittel- oder Zwischenkanalzeolithe
bezeichnet werden und besitzen typischerweise eine 10-T-gliedrige
(oder eine faltige 12-T-gliedrige) Ringkanalstruktur in einer Ansicht,
und eine 9-T-gliedrige oder darunter (kleine Poren) in einer anderen
Ansicht, wenn vorhanden. Der Zeolith kann keine Grenzen für die Anzahl
der Kanäle
oder hinsichtlich der Kanalorientierung (parallel, nicht miteinander
in Verbindung stehende Abschnitte oder miteinander in jedem beliebigen
Winkel in Verbindung stehende) aufweisen.
-
Beispiele
von Zeolithen einer Kanalgröße von 4,2 Å, bis 7,0 Å umfassen
Molekularsiebe, Ferrierit, A1PO-31, SAPO-11, SAPO-31, SAPO-41, FU-9,
NU-10, NU-23, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-48, ZSM-50, ZSM-57,
SUZ-4A, MeAPO-11, MeAPO-31, MeAPO-41, MeAPSO-11, MeAPSO-31, und
MeAPSO-41, MeAPSO-46, ELAPO-11, ELAPO-31, ELAPO-41, ELAPSO-11, ELAPSO-31,
und ELAPSO-41, Laumontit, Cancrinit, Offretit, die Wasserstoffform
von Stilbit, die Magnesium- oder Calciumform von Mordenit und Partheit.
Die isotypischen Strukturen der Zeolithgerüste, die unter anderen Namen
bekannt sind, können
als äquivalent
angesehen werden. Das Zeolithgerüst
ist in Flanigen et al., in "Aluminophosphate
Molecular Sieves and the Periodic Table", New Developments in Zeolite Science
Technology, 1986, Kodansha Ltd., Tokyo, Japan, beschrieben.
-
Viele
natürliche
Zeolithe, wie Ferrierit, Heulandit und Stilbit, können eine
eindimensionale Porenstruktur mit einer Porengröße von geringfügig kleiner
als 4,2 Å.
im Durchmesser aufweisen. Im
US-Patent
Nr. 4,795,623 , Evans, mit dem Titel "Time Effective Method For Preparing
Ferrierite" und
im
US-Patent Nr. 4,942,027 ,
Evans, mit dem Titel "Method
for Preparing Ferrierite",
ist das Umwandeln von Kanälen
in natürlichen
Zeolithen zu größeren Kanälen beschrieben.
Kanäle
in natürlichen
Zeolithen können
durch Entfernen eines zugehörigen
Alkalime talls oder Erdalkalimetalls mit Verfahren die im Allgemeinen
bekannt sind (z.B. Ammoniumionenaustausch, wahlweise gefolgt von
Kalzinieren, um einen Zeolithen im Wesentlichen in einer Wasserstoffform
zu ergeben) in Zeolithe mit gewünschten
größeren Kanalgrößen umgewandelt
werden. Das Ersetzen des zugehörigen
Alkali- oder Erdalkalimetalls mit der Wasserstoffform kann den Kanaldurchmesser
vergrößern. In
einigen Ausführungsformen
können
natürliche
Zeolithe (z.B. einige Formen von Mordenit) Kanalgrößen von
mehr als 7 Å besitzen.
Die Kanalgröße kann
durch substituieren eines Alkalimetalls mit größeren Ionen (z.B. einem größeren Erdalkalimetall)
verringert werden.
-
In
bestimmten Ausführungsformen
können
Zeolithe eine Ferrierit-isotypische (oder -homeotypische) Gerüststruktur
aufweisen. Die überwiegenden
Strukturmerkmale von Ferrierit, die durch Röntgenkristallographie gefunden
werden, können
parallele Kanäle
im Alumino-Silikatgerüst
sein. Die parallelen Kanäle
können einen
elliptischen Querschnitt besitzen. Zeolithe, die eine Ferrierit-isotypische
Gerüststruktur
besitzen sind im
Europäischen Patent
Nr. 55 529 , Seddon et al., mit dem Titel "Zeolites" und im
Europäischen
Patent Nr. 103 981 , Whittam, mit dem Titel "Zeolites" beschrieben. Zeolithe,
die eine Ferrierit-isotypische Gerüststruktur besitzen sind auch
im
US-Patent Nr. 4,016,245 , Plank
et al., mit dem Titel "Crystalline
Zeolite And Method Of Preparing Same", im
US-Patent
Nr. 4,578,259 , Morimoto et al., mit dem Titel "Process For Preparing
A Crystalline Aluminosilicate" und
im
US-Patent Nr. 4,375,573 ,
Young et al., mit dem Titel "Selective
Production And Reaction of P-Disubstituted Aromatics Over Zeolite
ZSM-48", beschrieben.
-
In
einer Ausführungsform
kann eine Wasserstoffform von Ferrierit (H-Ferrierit) als im Wesentlichen eindimensional
angesehen werden. H-Ferrierit kann parallel verlaufende Kanäle besitzen.
H-Ferrierit kann elliptische Kanäle
besitzen, welche freie Durchmesser von 4,2 Å × 5,4 Å entlang der x- und y-Ebenen
in der [001]-Ansicht besitzen. Die Kanäle können große genug sein, um den Eintritt
eines linearen Olefins und die Diffusion des Methyl-verzweigten
Isoolefins aus dem oder durch den Kanal zu erlauben. Die Kanäle können klein
genug sein, um die Koksbildung zu verzögern. Verfahren zum Herstellen
von verschiedenem H-Ferrierit sind im
US-Patent
Nr. 5,985,238 , Pasquale et al., mit dem Titel "Process For Preparing
Ferrierite", im
US-Patent Nr. 4,251,499 , Nanne
et al., mit dem Titel "Process
For The Preparation Of Ferrierite", im
US-Patent
Nr. 4,795,623 , Evans, mit dem Titel "Time Effective Method For Preparing
Ferrierite" und
im
US-Patent Nr. 4,942,027 ,
Evans, mit dem Titel "Method
for Preparing Ferrierite",
beschrieben.
-
In
bestimmten Ausführungsformen
kann ein Dehydrierungs-Isomerisierungskatalysator mit einem feuerfesten
Oxid kombiniert werden, welches als Bindemittelmaterial dient. Geeignete
feuerfeste Oxide umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, natürliche Tone
(z.B. Bentonit, Montmorillonit, Attapulgit und Kaolin), Aluminiumoxid,
Siliciumoxid, Siliciumoxid-Aluminiumoxid, hydratisiertes Aluminiumoxid,
Titanoxid, Zirkonoxid oder Gemische davon.
-
Beispiele
für Aluminiumoxid-Bindemittel
können,
ohne darauf beschränkt
zu sein, Pseudoboehmit, Gamma- und Bayeritaluminiumoxide umfassen.
Aluminiumoxid-Bindemittel sind handelsüblich erhältlich (z.B. VERSAL®-Aluminiumoxide
von LaRoche Chemicals Manufactures und CATAPAL®-Aluminiumoxide
von Sasol Manufactures). In einer Ausführungsform können, wenn
Extrusion zur Katalysatorherstellung verwendet wird, Aluminiumoxidpulver
mit hoher Dispersität
als Aluminiumoxid-Bindemittel verwendet werden. Aluminiumoxidpulver
mit hoher Dispersität
können
eine Dispersität
von mehr als 50% in einer sauren wässrigen Dispersion, welche
einen Säuregehalt
von 0,4 mg-Äquivalenten
an Säure
(Essigsäure)
pro Gramm Pulver besitzt, aufweisen. Solch ein Aluminiumoxid mit
hoher Dispersität
stellt beispielsweise CATAPAL®-Aluminiumoxid, hergestellt von
Sasol, dar.
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Ein
Gewichtsverhältnis
von Zeolith zu Bindemittelmaterial kann von 10:90 bis 99,5:0,5 reichen.
In einigen Ausführungsformen
kann ein Gewichtsverhältnis
von 75:25 bis 99:1 reichen. In anderen Ausführungsformen kann ein Gewichtsverhältnis von
Zeolith zu Bindemittelmaterial von 80:20 bis 98:2 reichen. In bestimmten
Ausführungsformen
kann ein Gewichtsverhältnis
von Zeolith zu Bindemittelmaterial von 85:15 bis 95:5, auf wasserfreier
Basis, reichen.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann ein Dehydrierungs-Isomerisierungskatalysator mit einer oder mehreren
Mono-Carbonsäuren
und/oder anorganischen Säuren
hergestellt werden. Zusätzlich
zu den Mono-Carbonsäuren
und/oder anorganischen Säuren
kann wenigstens eine organische Säure mit wenigstens 2 Carbonsäuregruppen
("Poly-Carbonsäure") verwendet werden.
Mono-Carbonsäuren
können
eine substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen besitzen. Die Kohlenwasserstoffgruppe
kann aliphatisch, cyclisch oder aromatisch sein. Beispiele von Mono-Carbonsäuren mit
1 bis 20 Kohlenstoffatomen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein,
Essigsäure,
Ameisensäure,
Propionsäure,
Buttersäure,
Capronsäure,
Glycolsäure,
Milchsäure,
Hydroxybuttersäure,
Hydroxycyclopentansäure,
Salicylsäure,
Mandelsäure,
Benzoesäure,
und Fettsäuren.
Beispiele von anorganischen Säuren
umfassen, ohne darauf beschränkt
zu sein, Salpetersäure,
Phosphorsäure,
Schwefelsäure
und Chlorwasserstoffsäure.
-
Die
Poly-Carbonsäure
kann in bestimmten Ausführungsformen
eine organische Säure
mit zwei oder mehreren Carbonsäuregruppen
sein, welche durch eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung an ein Kohlenwasserstoffsegment
gebunden sind. Die Bindung kann an jedem beliebigen Abschnitt des
Kohlenwasserstoffsegments vor handen sein. Die Poly-Carbonsäure kann
ein Kohlenwasserstoffsegment mit weniger als 10 Kohlenstoffatomen
aufweisen. Das Kohlenwasserstoffsegment kann aliphatisch, cyclisch
oder aromatisch sein. Das Kohlenwasserstoffsegment kann keine Kohlenstoffatome,
wie bei Oxalsäure
mit zwei durch die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung
verbundene Carbonsäuregruppen,
aufweisen. Beispiele der Poly-Carbonsäuren umfassen, ohne darauf
beschränkt
zu sein, Weinsäure,
Zitronensäure,
Apfelsäure,
Oxalsäure,
Adipinsäure, Malonsäure, Galactarinsäure, 1,2-Cyclopentandicarbonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure, Phenylmalonsäure, Hydroxyphthalsäure, Dihydroxyfumarsäure, Tricarballylsäure, Benzol-1,3,5-Tricarbonsäure, Isozitronensäure, Schleimsäure und
Glucarsäure.
Die Poly-Carbonsäuren
können
jedwede Isomere der vorstehenden Säuren sein. In einigen Ausführungsformen
können
die Poly-Carbonsäuren
jedwede Stereoisomere der vorstehenden Säuren sein. In einer Ausführungsform
werden Poly-Carbonsäuren
mit wenigstens 2 Carbonsäuregruppen
und wenigstens einer Hydroxylgruppe verwendet. In einer Ausführungsform
können
Zitronensäure,
Weinsäure
und Apfelsäure
als Polycarbonsäuren
verwendet werden.
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Metalle,
die in den Dehydrierungs-Isomerisierungskatalysator eingeführt sind,
können
Metalle sein, welche die Oxidation von Koks in Gegenwart von Sauerstoff
bei einer Temperatur von mehr als 250°C und die Dehydrierung von Paraffinen
fördern.
Wie hierin verwendet, bezeichnet "Metall(e)" Metall(e) im Oxidationszustand 0 und/oder
in höheren
Oxidationszuständen
(z.B. Metalloxide). Wie hierin verwendet, bezeichnet "Koks" ein Produkt der
thermischen Zersetzung von größeren Molekülen zu kleineren
Molekülen.
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Die
im Dehydrierungs-Isomerisierungskatalysator verwendeten Metalle
können Übergansmetalle und/oder
Metalle von seltenen Erden sein. Die Koksoxidation fördernde
Metalle umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, die Gruppen IB,
VB, VIB, VIIB, VIII der Übergangsmetallreihe
des Periodensystems und/oder Kombinationen davon. In bestimmten
Ausführungsformen
können
Pd, Pt, Ni, Co, Mn, Ag, Cr und/oder Kombinationen davon im Dehydrierungs-Isomerisierungskatalysator
verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können Metalloxide
wie, ohne darauf beschränkt
zu sein, Chromoxid, Eisenoxid, Edelmetalle, oder Gemische davon
als Koks-oxidierende Verbindungen im Katalysator verwendet werden.
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Eine
eingeführte
Metallmenge kann von 5 Teilen pro Million ("ppm")
bis 15 Gew.-% reichen. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Metallmenge
von 5 ppm bis 10 Gew.-% reichen. In einigen Ausführungsformen kann eine Metallmenge
von 5 ppm bis 5 Gew.-% reichen.
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Edelmetalle
(z.B. Platin und/oder Palladium) können in geringeren Metallmengen
als andere Metalle in einen Zeolithen und/oder in ein Bindemittel
eingeführt
sein. wie hierin verwendet, bezeichnet "Edelmetalle" Metalle der Gruppe, welche Platin,
Palladium, Iridium, Ruthenium, Osmium und Rhodium umfasst. In bestimmten
Ausführungsformen
kann eine Menge an Edelmetallen von 5 ppm bis 2 Gew.-%, auf Basis
Metall des Endkatalysators, reichen. In einigen Ausführungsformen
kann eine Menge an Edelmetallen von 5 ppm bis 1000 ppm, auf Basis
Metall des Endkatalysators, reichen. In anderen Ausführungsformen
kann eine Menge an Edelmetall (an Edelmetallen) von 5 ppm bis 3000
ppm, auf Basis Metall des Endkatalysators, reichen. Eine Menge an
Edelmetall (an Edelmetallen), die in einem Dehydrierungs-Isomerisierungskatalysator
verwendet wird, kann in bestimmten Ausführungsformen von 5 Gew.-ppm
bis 2000 Gew.-ppm, auf Basis Metall des Endkatalysators, reichen.
Eine Menge an Edelmetall (an Edelmetallen), die ausreichend ist,
um die Regeneration zu fördern, ohne
die Leistung des Katalysators zu beeinträchtigen, kann im Bereich von
30 ppm bis 100 ppm lie gen. Höhere
Mengen an Platin und/oder Palladium (z.B. von mehr als 2 Gew.-%)
können
eine nachteilige Wirkung auf den Katalysator (z.B. Zykluslebensdauer,
Olefinisomerisierungsaktivität
und/oder Selektivität)
besitzen.
-
In
einer Ausführungsform
können
Zeolithpulver und Aluminiumoxidpulver mit Wasser und einer oder mehreren
Metallverbindungen des Katalysators vermischt werden (z.B. einem
Mulling unterworfen). Das erhaltene Gemisch kann zu einem Pellet
geformt werden. Katalysatoren, welche durch Mulling hergestellt
werden, können
gegenüber
durch Imprägnierung
hergestellten Katalysatoren eine verbesserte Olefinisomerisierungsleistung
aufweisen. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Mulling" das Mischen von
Pulvern, zu welchen ausreichend Wasser zugesetzt wurde, um eine
dicke Paste auszubilden, und wobei das Mischen von einem gleichzeitig
erfolgenden Scheren der Paste begleitet wird. Handelsüblich verfügbare Muller,
wie der Lancaster Mix Muller und der Simpson Mix Muller, können verwendet
werden.
-
Das
Pellet kann in einigen Ausführungsformen
durch Extrusion ausgebildet werden. Eine oder mehrere peptisierende
Säuren
(z.B. Salpetersäure,
Essigsäure,
Zitronensäure
oder Gemische davon) können
dem Gemisch zugesetzt werden und wahlweise können Extrusionshilfsstoffe,
wie Cellulosederivate (z.B. METHOCEL®F4M,
Hydroxypropylmethylcellulose, hergestellt von The Dow Chemical Company
verwendet werden. Die eingesetzten Mengen an peptisierender Säure können durch
Routineversuche ermittelt werden, um ein plastisches extrudierbares
Material bereitzustellen. Wie hierin verwendet, bezeichnet "Pellets" jedwede Gestalt oder
Form von verfestigten Materialien.
-
In
bestimmten Ausführungsformen
kann ein Edelmetall, wie Platin und/oder Palladium, dem Zeolithkatalysator
nach der Pelletisierung zugesetzt werden. Herkömmliche Metalleinführungsver fahren,
die den Fachleuten bekannt sind, (z.B. Imprägnierung, Edelmetallionenaustausch,
und Co-Mulling) können
verwendet werden, um einen Anwendungskatalysator herzustellen, welcher
zur Dehydrierung-Isomerisierung von Paraffinen geeignet ist. Die
Zugabe von Edelmetallen zum Katalysator kann zur Dehydrierungsreaktion
von Paraffinen beitragen. Pellets, welche Edelmetalle enthalten,
können
bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 700°C kalziniert werden. In bestimmten
Ausführungsformen
kann eine Kalzinierungstemperatur von 300°C bis 600°C reichen. In einigen Ausführungsformen
kann eine Kalzinierungstemperatur von 450°C bis 525°C reichen.
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Der
Dehydrierungs-Isomerisierungskatalysator kann mit dem ersten Kohlenwasserstoffstrom
in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 unter einer
Vielzahl von Bedingungen in Kontakt gebracht werden, um wenigstens
einen Teil der Paraffine zu Olefinen zu dehydrieren und wenigstens
einen Teil der erhaltenen Olefine zu isomerisieren. In der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 können die
Reaktionstemperaturen von 300°C
bis 700°C
reichen. In einigen Ausführungsformen
kann eine Reaktionstemperatur von 350°C bis 550°C reichen. Ein Gesamtdruck der
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 während der
Reaktion kann 0,010 Atmospären
(1 kPa) bis 25,0 Atmosphären
(2534 kPa) reichen. In einer Ausführungsform kann ein Gesamtdruck
der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 während der
Reaktion von 0,010 Atmosphären
(1 kPa) bis 15,0 Atmosphären
(1520 kPa) reichen. In anderen Ausführungsformen kann ein Gesamtdruck
der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 während der
Reaktion von 1 Atmosphäre
(101 kPa) bis 5,0 Atmosphären
(507 kPa) reichen. Um ein Verkoken zu vermeiden, kann Wasserstoff
gemeinsam mit dem ersten Kohlenwasserstoffstrom zugeführt werden.
Wasserstoffgas und im ersten Kohlenwasserstoffstrom vorhandene Paraffine
können
in einem Molverhältnis
von Wasserstoffgas zu Paraffin im Bereich von 0,1 bis 20 eingespeist
werden. In bestimmten Ausführungsformen kann
ein Molverhältnis
von Wasserstoffgas zu Paraffin in Bereich von 1 bis 10 liegen.
-
Die
Verweildauer in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 kann
derart ausgewählt
werden, dass ein Umwandlungsgrad von Paraffinen zu Olefinen unter
40 Mol-% gehalten werden kann. In einer Ausführungsform kann ein Umwandlungsgrad
von 5 Mol-% bis 30 Mol-% reichen. In dem der Umwandlungsgrad niedrig
gehalten wird, können
Nebenreaktionen (z.B. die Dienbildung und die Cyclisierungsreaktionen)
minimiert werden. Die Olefinumwandlung kann erhöht werden, so lange wie Nebenreaktionen
unterhalb akzeptabler Grenzen bleiben, indem die Reaktionsbedingungen
(z.B. Temperatur, Verweildauer) variiert werden. Die in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 hergestellten
Olefine können
einen höheren
Grad an Verzweigung aufweisen als das Paraffineinsatzgemisch in
die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit.
Es versteht sich, dass die Konzentration der durch die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 hergestellten
Olefine durch das thermodynamische Gleichgewicht von Olefinen und
Paraffinen bei der Reaktionstemperatur beschränkt sein kann. Die Bedingungen
zur Olefinisomerisierung in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 können derart
gesteuert werden, dass die Zahl der Kohlenstoffatome in den Olefinen
vor und nach den Isomerisierungsbedingungen im Wesentlichen die
gleiche ist.
-
Verzweigte
Olefine, welche in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 hergestellt
werden, können
Methyl-, Ethyl- und/oder
längere
Kohlenstoffkettenverzweigungen aufweisen. Wasserstoff-Kernmagnetresonanzanalyse
(1H-NMR) der isomerisierten Olefinzusammensetzung
kann ausgeführt
werden. Verzweigte Olefine können
quaternäre
und/oder tertiäre
aliphatische Kohlenstoffe umfassen. In bestimmten Ausführungsformen
kann eine Menge an quaternären
aliphatischen Kohlenstoffen, die in einer Einheit, in welcher Olefinisomerisierung
stattfindet, herge stellt werden, minimiert werden. Die 1H-NMR-Analyse
der Olefine kann das Ausmaß der
Isomerisierung der Olefine im Kohlenwasserstoffstrom angeben. Die 1H-NMR-Analyse kann in der Lage sein, eine
große
Vielfalt an Olefinstrukturen zu unterscheiden. Das Vorhandensein
von quaternären
Kohlenstoffatomen kann unter Verwenden von Kohlenstoff-13-(13C)-NMR-Verfahren ermittelt werden. Der
Typ der Verzweigung (z.B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, oder größere Gruppen)
kann durch Hydrieren des Olefingemisches und die 13C-NMR-Analyse
der hydrierten Olefinlösung
bestimmt werden.
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Wie
hierin verwendet, bezeichnen aliphatische Verzweigungen Verzweigungen
an nicht-olefinischen Kohlenstoffen. Wie hierin verwendet, bezeichnen
olefinische Verzweigungen Verzweigungen an olefinischen Kohlenstoffen.
Die Gesamtzahl an Verzweigungen an einer Doppelbindung kann durch
Summierung der Einzelbeiträge
der verschiedenen untersuchten Olefineinheiten bestimmt werden.
Olefineinheiten umfassen Vinyl-, Di-substituierte-, Tri-substituierte-,
Vinyliden- und/oder Tetra-substituierte Olefine. Die Menge und der
Typ an Olefin kann mit der Zusammensetzung des Verfahrensstroms
und den Reaktionsbedingungen der Isomerisierung variieren. In einer
Ausführungsform
kann eine hergestellte Menge an Tetra-substituiertem Olefin gering
sein.
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In
einer Ausführungsform
kann eine durchschnittlich Zahl an Verzweigungen pro Olefinmolekül, welche
in der hergestellten verzweigten Olefinzusammensetzung vorhanden
ist, größer als
0,7 sein. In bestimmten Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Zahl an Verzweigungen pro Olefinmolekül, welche
in der verzweigten Olefinzusammensetzung vorhanden ist, von 0,7
bis 2,5 betragen. In einigen Ausführungsformen kann eine durchschnittliche
Zahl an Verzweigungen pro Olefinmolekül, welche in der verzweigten
Olefinzusammensetzung vorhanden ist, von 0,7 bis 2,2 betragen. In
bestimmten Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Zahl an Verzweigungen pro Olefinmolekül, welche
in der verzweigten Olefinzusammensetzung vorhanden ist, von 1,0
bis 2,2 betragen. Durch das Steuern der Verfahrensbedingungen, die
in einer Einheit in welcher die Olefinisomerisierung stattfindet,
verwendet werden, kann ein Verzweigungsgrad im Produkt gesteuert
werden. Beispielsweise können
hohe Reaktionstemperaturen und geringe Einsatzmaterialzufuhrgeschwindigkeiten
zu einem höheren
Verzweigungsgrad führen.
Methylverzweigungen können
von 20% bis 99% der Gesamtzahl an in den Olefinmolekülen vorhandenen
Verzweigungen darstellen. In einigen Ausführungsformen können Methylverzweigungen
mehr als 50% der Gesamtzahl an Verzweigungen in den Olefinmolekülen darstellen.
In bestimmten Ausführungsformen
kann die Zahl an Ethylverzweigungen in den Olefinmolekülen weniger
als 30% der Gesamtzahl an Verzweigungen betragen. In anderen Ausführungsformen
kann eine Zahl an Ethylverzweigungen, sofern vorhanden, von 0,1%
bis 2,0% der Gesamtzahl an Verzweigungen betragen. Andere Verzweigungen
als Methyl oder Ethyl können,
sofern vorhanden, weniger als 10% der Gesamtzahl an Verzweigungen
betragen.
-
Die
in der verzweigten Olefinzusammensetzung vorhandenen quaternären Kohlenstoffatome
können weniger
als 2% der vorhandenen Kohlenstoffatome ausmachen. In einer Ausführungsform
beträgt
eine Zahl an vorhandenen aliphatischen quaternären Kohlenstoffatomen weniger
als 1% der vorhandenen Kohlenstoffatome. Für Anwendungen, in welchen die
biologische Abbaubarkeit wichtig ist, kann die Zahl an aliphatischen quaternären Kohlenstoffatomen
weniger als 0,5% der vorhandenen Kohlenstoffatome betragen. In einer
Ausführungsform
beträgt
eine Zahl an aliphatischen quaternären Kohlenstoffatomen weniger
als 0,3% der vorhandenen Kohlenstoffatome. In anderen Ausführungsformen
beträgt
eine Zahl an aliphatischen quaternären Kohlenstoffatomen, die
in der Zusammensetzung verzweigter Olefine vorhanden sind, von 0,01%
bis 0,3% der vorhandenen aliphatischen Kohlenstoffatome.
-
Ein
zweiter Kohlenwasserstoffstrom kann die Dehydrierungs-Isomerisierungs-Einheit 110 verlassen und über eine
zweite Leitung 114 zu anderen Verfahrenseinheiten (z.B.
einer Hydroformylierungseinheit, Separatoreinheiten, Alkylierungseinheiten)
weitergeleitet werden. Wenigstens ein Teil des zweiten Kohlenwasserstoffstroms
kann die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 verlassen
und über
die zweite Leitung 114 in eine Hydroformylierungseinheit 116 eingeführt werden.
In der Hydroformylierungseinheit 116 kann wenigstens ein
Teil der Olefine im zweiten Kohlenwasserstoffstrom in Alkohole umgewandelt
werden. Wenigstens ein Teil der hergestellten Alkohole und wenigstens
ein Teil der nicht umgesetzten Komponenten des zweiten Kohlenwasserstoffstroms
kann einen Hydroformylierungsreaktionsstrom ausbilden.
-
In
einer Ausführungsform
können
Olefine, sofern gewünscht,
aus dem zweiten Kohlenwasserstoffstrom mit Verfahren, die in der
Technik allgemein bekannt sind (z.B. Destillation, Molekularsiebe,
Extraktion, Adsorbtion, Adsorbtion/Desorbtion, und/oder Membranen)
abgetrennt werden. Die Abtrennung von wenigstens einem Teil der
verzweigten Olefine von den linearen Olefinen und Paraffinen kann
die Konzentration der verzweigten Olefine, die in die Hydroformylierungseinheit
eintreten, erhöhen.
Zusätzlich
kann die Abtrennung von wenigstens einem Teil der verzweigten Olefine
von den linearen Olefinen und Paraffinen das Verhältnis von
linearen zu verzweigten Olefinen, die in der Hydroformylierungseinheit
hergestellt werden, beeinflussen.
-
Ein
zweiter Kohlenwasserstoffstrom kann die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 verlassen und über eine
Separatorleitung 120, wie in 2 dargestellt,
in eine Separatorein heit 118 eintreten. Die Separatoreinheit 118 kann
wenigstens 2 Ströme,
einen Strom aus verzweigten Olefinen und einen Strom aus linearen
Olefinen und Paraffinen, herstellen. In der Separatoreinheit 118 kann
der zweite Kohlenwasserstoffstrom mit organischen und/oder anorganischen
Molekularsieben (z.B. Zeolithen oder Harnstoff) mit der richtigen
Porengröße für verzweigte
Olefine und/oder lineare Olefine und Paraffine in Kontakt gebracht
werden. Die nachfolgende Desorption (z.B. Lösungsmitteldesorption) von
wenigstens einem Teil der verzweigten Olefine und/oder wenigstens
einem Teil der linearen Olefine und Paraffine aus den Molekularsieben
kann wenigstens zwei Ströme
(z.B. einen Strom aus verzweigten Olefinen und einen Strom aus linearen
Olefinen und Paraffinen) herstellen.
-
Die
Separatoreinheit
118 kann ein Festbett, welches das Adsorbens
zur Trennung des zweiten Kohlenwasserstoffstroms enthält, umfassen,
um einen Strom aus verzweigten Olefinen und Paraffinen und einen Strom
aus linearen Olefinen und Paraffinen herzustellen. Die Trenntemperaturen
in der Separatoreinheit
118 können von 100°C bis 400°C reichen.
In einigen Ausführungsformen
können
die Trenntemperaturen von 180°C
bis 380°C
reichen. Die Trennung in der Separatoreinheit
118 kann
bei einem Druck, der von 2 Atmosphären (202 kPa) bis 7 Atmosphären (710
kPa) reicht, durchgeführt
werden. In einigen Ausführungsformen kann
eine Vorbehandlung eines zweiten Kohlenwasserstoffstroms durchgeführt werden,
um das Vergiften des Adsorbens zu vermeiden. Ein Beispiel eines
Adsorptions/Desorptions-Verfahrens ist ein Molex-Verfahren, welches
Sorbex
®-Separationstechnologie
(UOP-Verfahren, UOP, Des Plaines, IL) verwendet. Adsorptions/Desorptions-Verfahren
sind im
US-Patent Nr. 6,225,518 ,
Sohn et al., mit dem Titel "Olefinic
Hydrocarbon Separation Process",
im
US-Patent Nr. 5,292,990 ,
Kantner et al., mit dem Titel "Zeolite
Compositions For Use in Olefinic Separations" und im
US-Patent
Nr. 5,276,246 , McCulloch et al., mit dem Ti tel "Process For Separating Normal
Olefins From Non-Normal Olefins" beschrieben.
-
Wenigstens
ein Teil des Stroms aus linearen Olefinen und Paraffinen kann zu
anderen Verfahrenseinheiten transportiert und/oder vor Ort gelagert
werden. In einer Ausführungsform
kann wenigstens ein Teil des Stroms aus linearen Olefinen und Paraffinen über eine
Rückführleitung 122 für lineare
Olefine und Paraffine mit dem ersten Kohlenwasserstoffstrom in Leitung 112 kombiniert
werden. Der kombinierte Strom kann über die erste Leitung 112 in
die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 eintreten,
um das Verfahren zur Herstellung aliphatischer Alkohole fortzusetzen.
In einigen Ausführungsformen
kann ein Strom aus linearen Olefinen und Paraffinen direkt in die
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 eingeführt werden.
-
Wenigstens
ein Teil des Stroms aus verzweigten Olefinen kann über eine
Leitung 124 für
verzweigte Olefine transportiert und in anderen Verfahrensströmen verwendet
und/oder vor Ort gelagert werden. In einigen Ausführungsformen
kann wenigstens ein Teil des Stroms aus verzweigten Olefinen die
Separatoreinheit 118 verlassen und über die Leitung 124 für verzweigte
Olefine in die zweite Leitung 114 eingeführt werden.
In anderen Ausführungsformen
kann wenigstens ein Teil des Stroms aus verzweigten Olefinen die
Separatoreinheit 118 verlassen und direkt in eine Hydroformylierungseinheit
eingeführt
werden.
-
Ein
zweiter Kohlenwasserstoffstrom kann die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit
verlassen und über
die zweite Leitung 114, wie in den 1 und 2 beschrieben,
in die Hydroformylierungseinheit 116 eintreten. Die Hydroformylierungseinheit 116 kann
mehrere Eintrittspunkte aufweisen um zusätzliche Verfahrensströme aufzunehmen.
Wie hierin verwendet, definiert "Strom,
welcher in die Hydroformylierungseinheit eintritt" den Eintritt von
Verfahrensströmen
in die Hydroformylierungsein heit durch einen oder mehrere Eintrittspunkte.
Beispiele von solchen Verfahrensströmen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein,
zusätzliche Ströme von der
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110, einen Verdünnungsmittel-Kohlenwasserstoffstrom,
Gase und/oder andere Kohlenwasserstoffströme, welche Olefine und Paraffine
umfassen, die aus anderen Verfahren abgeleitet sind.
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In
einem Hydroformylierungsverfahren werden Olefine durch Reaktion
von wenigstens einem Teil der Olefine mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff,
entsprechend einem Oxo-Verfahren, zu Aldehyden, Alkoholen oder einer
Kombination davon umgesetzt. Wie hierin verwendet, bezeichnet ein "Oxo-Verfahren" die Reaktion von
einem Olefin mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart eines
Metallkatalysators (z.B. einem Kobaltkatalysator), um einen Alkohol
herzustellen, welcher ein Kohlenstoffatom mehr als das Ausgangsolefin
besitzt. In anderen Hydroformylierungsverfahren wird ein "modifiziertes Oxo-Verfahren" verwendet. Wie hierin verwendet,
bezeichnet ein "modifiziertes
Oxo-Verfahren" ein Oxo-Verfahren,
das einen mit einem Phosphin-, Phosphit-, Arsin-, oder Pyridin-Liganden
modifizierten Kobalt- oder
Rhodiumkatalysator verwendet. Herstellung und Verwendung von modifizierten
Oxo-Katalysatoren werden im
US-Patent
Nr. 3,231,621 , Slaugh, mit dem Titel "Reaction Rates In Catalytic Hydroformylation", im
US-Patent Nr. 3,239,566 , Slaugh et
al., mit dem Titel "Hydroformylation
Of Olefins", im
US-Patent Nr. 3,239,569 ,
Slaugh et al., mit dem Titel "Hydroformylation Of
Olefins", im
US-Patent Nr. 3,239,570 ,
Slaugh et al., mit dem Titel "Hydroformylation
Of Olefins", im
US-Patent Nr. 3,239,571 ,
Slaugh et al., mit dem Titel "Hydroformylation
Of Olefins", im
US-Patent Nr. 3,400,163 ,
Mason et al., mit dem Titel "Bicyclic
Heterocyclic Sec- And Tert-Phosphines", im
US-Patent Nr. 3,420,898 ,
Van Winkle et al., mit dem Titel "Single Stage Hydroformylation Of Olefins
To Alcohols Single Stage Hydroformylation Of Olefins To Alcohols", im
US-Patent Nr. 3,440,291 , Van Winkle
et al., mit dem Titel "Single
Stage Hydroformylation Of Olefins To Alcohols", im
US-Patent
Nr. 3,448,157 , Slaugh et al., mit dem Titel "Hydroformylation Of
Olefins", im
US-Patent Nr. 3,488,158 ,
Slaugh et al., mit dem Titel "Hydroformylation
Of Olefins", im
US-Patent Nr. 3,496,203 ,
Morris et al., mit dem Titel "Tertiary
Organophosphine-Cobalt-Carbonyl Complexes", im
US-Patent
Nr. 3,496,204 , Morris et al., mit dem Titel "Hydroformylation
Of Olefins", im
US-Patent Nr. 3,501,515 , Van
Winkle et al., mit dem Titel "Bicyclic
Heterocyclic Terteriary Phosphine-Cobalt-Carbonyl Complexes", im
US-Patent Nr. 3,527,818 , Mason et
al., mit dem Titel "Oxo
Alcohols Using Catalysts Comprising Ditertiary Phosphines", in der US-Patentanmeldung
Serien-Nr. 10/075682,
mit dem Titel "A
Process For Preparing A Branched Olefin, A Method Of Using The Branched
Olefin For Making A Surfactant, and a Surfactant" und in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 10/167209
mit dem Titel "Process
for the Preparation Of a Highly Linear Alcohol Composition" beschrieben. Verfahren
zur Alkoholherstellung sind auch in Othmer, in "Encyclopedia of Chemical Technology" 2000, Fourth Edition
und in Wickson, in "Monohydric
Alcohols; Manufacture, Applications and Chemistry" Ed. Am. Chem. Soc.
1981, beschrieben.
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Ein
Hydroformylierungskatalysator, der in der Hydroformylierungseinheit 116 verwendet
wird, kann ein Metall aus Gruppe VIII des Periodensystems umfassen.
Beispiele von Gruppe-VIII-Metallen
umfassen Kobalt, Rhodium, Nickel, Palladium oder Platin. Das Gruppe-VIII-Metall
kann als Komplexverbindung verwendet werden. Eine Komplexverbindung
kann ein Gruppe-VIII-Metall kombiniert mit einem Liganden sein.
Beispiele von Liganden umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein,
einen Phosphin-, einen Phosphit-, einen Arsin-, einen Stibin- oder
einen Pyridin-Liganden.
Beispiele von Hydroformylierungskatalysatoren umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein,
einen Kobalt-Hydro carbonyl-Katalysator, einen Kolbalt-Phosphinliganden-Katalysator,
einen Rhodium-Phosphinliganden-Katalysator oder Kombinationen davon.
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Eine
Quelle von Kohlenstoff und Wasserstoff für ein Hydroformylierungsverfahren
in der Hydroformylierungseinheit 116 kann ein Gas sein.
Beispiele von Gasen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Kohlenmonoxid,
Wasserstoff oder Synthesegas. Ein Verhältnis von Kohlenmonoxid zu
Wasserstoff, welches in der Hydroformylierungseinheit 116 angewendet
wird, kann im Bereich von 1,0 bis 5,0 liegen. In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Molverhältnis
von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid im Bereich von 1,5 bis 2,5 liegen.
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Synthesegas,
welches Wasserstoff und Kohlenmonoxid in einem Molverhältnis von
1 bis 2,5 umfasst, kann in der Hydroformylierungseinheit 116 verwendet
werden. In anderen Ausführungsformen
kann Synthesegas, das Wasserstoff und Kohlenmonoxid in einem Molverhältnis von
1,0 bis 10,0 umfasst, verwendet werden. In anderen Ausführungsformen
kann Synthesegas, das ein Molverhältnis von Wasserstoff und Kohlenmonoxid
von 1,5 bis 2,5 umfasst als Quelle für Kohlenstoff und Wasserstoff
verwendet werden. Es versteht sich, dass der Gaseinsatz nur ein
Gemisch von Kohlenmonoxid und Wasserstoff, nur Synthesegas oder
Kombinationen davon sein kann.
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In
der Hydroformylierungseinheit 116 können Olefine im zweiten Kohlenwasserstoffstrom
unter Verwenden eines kontinuierlichen, eines halbkontinuierlichen
oder eines Batch-Verfahrens hydroformyliert werden. Im Fall einer
kontinuierlichen Betriebsweise kann die stündliche flüssigkeitsbezogene Raumgeschwindigkeit
im Bereich von 0,1 h–1 bis 10 h–1 betragen.
Wenn die Hydroformylierungseinheit 116 im Batch-Verfahren betrieben
wird, können
die Reaktionszeiten von 0,1 Stunden bis 10 Stunden, oder sogar länger, variieren.
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Die
Reaktionstemperaturen in der Hydroformylierungseinheit 116 können von
100°C bis
300°C reichen.
In bestimmten Ausführungsformen
können
Reaktionstemperaturen in der Hydroformylierungseinheit verwendet
werden, die von 125°C
bis 250°C
reichen. Der Druck in der Hydroformylierungseinheit 116 kann
von einer Atmosphäre
(101 kPa) bis 300 Atmosphären
(30398 kPa) reichen. In einer Ausführungsform kann ein Druck von
20 (2027 kPa) bis 150 Atmosphären
(15199 kPa) verwendet werden. Eine Katalysatormenge, bezogen auf
die Menge an zu hydroformylierendem Olefin, kann variieren. Typische
Molverhältnisse
von Katalysator zu Olefin im zweiten Kohlenwasserstoffstrom können von
1:1000 bis 10:1 reichen. Ein Verhältnis von 1:10 bis 5:1 kann
in bestimmten Ausführungsformen
verwendet werden. In einer Ausführungsform
kann ein zweiter Strom in die Hydroformylierungseinheit 116 eingeführt werden,
um die Reaktionsbedingungen zu steuern. Der zweite Strom kann Lösungsmittel
umfassen, die im Wesentlichen die gewünschte Reaktion nicht beeinträchtigen.
Beispiele von solchen Lösungsmitteln
umfassen, ohne darauf beschränkt
zu sein, Alkohole, Ether, Acetonitril, Sulfolan und Paraffine.
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Mono-Alkoholselektivitäten von
wenigstens 90% und sogar von wenigstens 92% können in der Hydroformylierungseinheit 116 erzielt
werden. Zusätzlich
können
die Umwandlungen von Olefinen zu aliphatischen Alkoholen von 50
Gew.-% bis mehr als 95 Gew.-% reichen. In bestimmten Ausführungsformen
kann die Umwandlung von Olefinen zu aliphatischen Alkoholen größer als
75 Gew.-% sein. In einigen Ausführungsformen kann
die Umwandlung von Olefinen zu aliphatischen Alkoholen größer als
99 Gew.-% sein.
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Die
Isolierung von hergestellten aliphatischen Alkoholen aus dem Hydroformylierungs-Reaktionsproduktstrom
kann mit allgemein bekannten Verfahren erzielt werden. In einer
Ausführungs form
umfasst die Isolierung der aliphatischen Alkohole, dass die hergestellten
aliphatischen Alkohole einer ersten Destillation, einer Verseifung,
einer Waschbehandlung mit Wasser und einer zweiten Destillation
unterzogen werden.
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Der
Hydroformylierungs-Reaktionsgemischstrom kann über eine dritte Leitung 128 in
einen Separator 126 eintreten. Im Separator 126 kann
der Hydroformylierungs-Reaktionsproduktstrom einer ersten Destillation unterzogen
werden (z.B. einer Flash-Destillation
oder einer Short Path-Destillation). In einer Ausführungsform kann
eine Short Path-Destillation verwendet werden, um wenigstens zwei
Ströme,
einen unteren Strom und einen oberen Strom herzustellen. Wenigstens
ein Teil des unteren Stroms kann in bestimmten Ausführungsformen über eine
Rückführungsleitung 130 für den unteren
Strom in die Hydroformylierungseinheit 116 zurückgeführt werden.
Der obere Strom kann, ohne darauf beschränkt zu sein, Paraffine, nicht
umgesetzte Olefine und ein rohes aliphatisches Alkoholprodukt umfassen.
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In
einer Ausführungsform
kann ein oberer Strom einer Verseifungsbehandlung unterzogen werden, um
jedwede Säuren
und Ester, die im Strom vorhanden sind, zu entfernen. Die Verseifung
kann durch Inkontaktbringen des oberen Stroms mit einer wässrigen
Lösung
einer Hydroxidbase (z.B. Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid) bei
erhöhten
Temperaturen unter Schütteln
durchgeführt
werden. Die Verseifung kann durch Inkontaktbringen den oberen Stroms
mit einer wässrigen
0,5%-igen bis 10%-igen Hydroxidbase-Lösung bei einem Verhältnis von
Rohalkohol/Wasser von 10:1 bis 1:1 ausgeführt werden. Die Menge an verwendeter
Hydroxidbase kann von einer geschätzten Menge an vorhandenen
Estern und Säuren
abhängen.
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Die
Verseifung des oberen Stroms kann Batch-weise oder kontinuierlich
ausgeführt
werden. Der obere Strom kann einem oder mehreren Verseifungsverfahren
unterzogen werden. Die Reakti onstemperaturen der Verseifung können von
40°C bis
99°C betragen.
In einer Ausführungsform
können
die Verseifungstemperaturen von 60°C bis 95°C reichen. Das Mischen des oberen
Stroms mit der basischen Wasserschicht kann während der Verseifungsreaktion
durchgeführt
werden. Die Abtrennung des oberen Stroms von der basischen Wasserschicht
kann unter Verwenden bekannter Verfahren durchgeführt werden.
Der obere Strom kann nach dem Abtrennen einer Wäsche mit Wasser unterzogen
werden, um jedwede vorhandene Natriumsalze zu entfernen. Der obere
Strom kann unter Verwenden allgemein bekannter Verfahren (z.B. fraktionierte
Destillation) aufgetrennt werden, um wenigstens zwei Ströme einen
Rohalkoholproduktstrom und einen Strom aus Paraffinen und nicht
umgesetzten Olefinen herzustellen. Wie hierin verwendet, bezeichnet "fraktionierte Destillation" die Destillation
von Flüssigkeiten
und das nachfolgende Sammeln von durch den Siedepunkt bestimmten
Flüssigkeitsfraktionen.
Der Strom aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen kann zurückgeführt, zu
anderen Einheiten zur Verarbeitung transportiert, vor Ort gelagert,
abtransportiert und/oder verkauft werden.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann ein Rohalkoholproduktstrom unerwünschte Nebenprodukte (z.B.
Aldehyde, Hemi-Acetale) enthalten. Die Nebenprodukte können entfernt
werden indem der Rohalkoholproduktstrom einem Hydrofinishing-Behandlungsschritt
unterzogen wird, um einen Produktstrom aus aliphatischem Alkohol
herzustellen. Wie hierin verwendet, bezeichnet "Hydrofinishing" eine unter relativ sanften Bedingungen
ausgeführte
Hydrierungsreaktion. Das Hydrofinishing kann unter Verwenden von
herkömmlichen Hydrierungsverfahren
ausgeführt
werden. Herkömmliche
Hydrierungsverfahren können
das Vorbeiführen
des rohen Alkoholeinsatzgemischs zusammen mit einem Wasserstoffstrom über ein
Bett eines geeigneten Hydrierungskatalysators umfassen. Der Produktstrom
aus aliphatischem Alkohol kann mehr als 50 Gew.-% der hergestellten
aliphatischen Alkohole umfassen.
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In
einigen Ausführungsformen
kann der Produktstrom aus aliphatischem Alkohol mehr als 80 Gew.-% der
hergestellten aliphatischen Alkohole umfassen. In anderen Ausführungsformen
kann der Produktstrom aus aliphatischem Alkohol mehr als 95 Gew.-%
der hergestellten aliphatischen Alkohole umfassen. Der Produktstrom
aus aliphatischem Alkohol kann verzweigte aliphatische primäre Alkohole
umfassen. Die erhaltenen aliphatischen Alkohole im Produktstrom
aus aliphatischem Alkohol können
handelsüblich
verkauft, abtransportiert, vor Ort gelagert und/oder über eine
Produktleitung 132 in anderen Verfahrenseinheiten verwendet
werden.
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Die
Zusammensetzung eines Produktstroms aus aliphatischem Alkohol kann
Kohlenwasserstoffe mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffzahl,
welche von 8 bis 19 reicht, umfassen. In einer Ausführungsform
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl der Kohlenwasserstoffe
im Produktstrom aus aliphatischem Alkohol von 10 bis 17 reichen.
Der Produktstrom aus aliphatischem Alkohol kann verzweigte primäre Alkohole
umfassen. Das verzweigte primäre
Alkoholprodukt kann zur Herstellung von anionischen, nicht ionischen
und kationischen grenzflächenaktiven
Mitteln geeignet sein. In einigen Ausführungsformen kann das verzweigte
primäre Alkoholprodukt
als Vorläufer
zur Herstellung von anionischen Sulfaten, einschließlich aliphatischen
Sulfaten und Oxialkylsulfaten und Oxialkylalkoholen verwendet werden.
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Aliphatische
Alkohole können
eine geringfügig
höhere
aliphatische Verzweigung und geringfügig höhere Zahl an quaternären Kohlenstoffen
als die Olefinvorläufer
besitzen. In einigen Ausführungsformen
kann die aliphatische Verzweigung Methyl- und/oder Ethylverzweigungen umfassen.
In anderen Ausführungsformen
kann die aliphatische Verzweigung Methyl-, Ethyl- und höhere aliphatische
Verzweigung umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Zahl
an quaternären
Kohlenstoffatomen im aliphatischen Alkoholprodukt geringer als 0,5
sein. In anderen Ausführungsformen
kann eine Zahl an quaternären
Kohlenstoffatomen im aliphatischen Alkoholprodukt geringer als 0,3
sein. Die Verzweigung des Alkoholprodukts kann mit
1H-NMR-Analyse bestimmt
werden. Die Zahl an quaternären
Kohlenstoffatomen kann mit
13C-NMR bestimmt werden.
Ein
13C-NMR-Verfahren zum Bestimmen von
quaternären
Kohlenstoffatomen für
verzweigte aliphatische Alkohole wird im
US-Patent Nr. 6,150,322 , Singleton
et al., mit dem Titel "Highly
Branched Primary Alcohol compositions and Biodegradable Detergents
Made Therefrom" beschrieben.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann wenigstens ein Teil des Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten
Olefinen mit dem ersten Kohlenwasserstoffstrom in der ersten Leitung 112 kombiniert
werden, um über
eine vierte Leitung 134 einen kombinierten Strom auszubilden.
Der kombinierte Strom kann über
die erste Leitung 112 in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 eingeführt werden.
Wenigstens ein Teil der Olefine im kombinierten Strom können zu
verzweigten Olefinen isomerisiert werden. In einigen Ausführungsformen
wird wenigstens ein Teil des Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten
Olefinen direkt über
einen oder mehrere Eintrittspunkte in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 eingeführt. Weil
der Strom aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen, welcher
Paraffine und nicht umgesetzte Olefine umfasst, als ein Strom zur
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 zurückgeführt werden
kann, kann das Verfahren effizienter sein, was einen insgesamt höheren Durchsatz
zur Folge hat. Der höhere
Durchsatz wird die Gesamtausbeute der aliphatischen Alkohole steigern.
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In
einigen Ausführungsformen
kann eine Olefin- und Paraffinkonzentration in der Hydroformylierungseinheit 116 in
Abhängigkeit
von der Quelle des in die Hydroformylierungseinheit eintretenden
Olefinstroms eingestellt werden. Ein dritter Koh lenwasserstoffstrom
kann stromaufwärts
der Hydroformylierungseinheit 116 zugefügt werden, um einen kombinierten
Strom auszubilden. In anderen Ausführungsformen kann ein dritter Kohlenwasserstoffstrom
direkt über
einen mehrere Punkte in die Hydroformylierungseinheit 116 eingeführt werden.
Ein dritter Kohlenwasserstoffstrom kann über eine fünfte Leitung 136 in
die zweite Leitung 114 eingeführt werden, um einen kombinierten
Strom, wie in 3 dargestellt, auszubilden.
Der kombinierte Strom kann über
die zweite Leitung 114 in die Hydroformylierungseinheit 116 eintreten,
um das Verfahren zum Herstellen aliphatischer Alkohole fortzusetzen.
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Der
dritte Kohlenwasserstoffstrom kann aus der gleichen Quelle wie der
erste Kohlenwasserstoffstrom stammen. In einigen Ausführungsformen
kann ein dritter Kohlenwasserstoffstrom ein Kohlenwasserstoffstrom sein,
welcher Olefine, Paraffine und/oder Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel,
welche von anderen Quellen abgeleitet sind, umfasst. Der dritte
Kohlenwasserstoffstrom kann Olefine und Paraffine umfassen. In bestimmten Ausführungsformen
kann eine durchschnittliche Kohlenstoffzahl der Kohlenwasserstoffe
im dritten Kohlenwasserstoffstrom von 7 bis 18 reichen. In einigen
Ausführungsformen
kann ein Paraffingehalt des dritten Kohlenwasserstoffstroms von
60 Gew.-% bis 90 Gew.-% betragen. In anderen Ausführungsformen
kann ein Paraffingehalt des dritten Kohlenwasserstoffstroms größer als
90 Gew.-% sein.
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In
einer Ausführungsform
reicht ein Olefingehalt eines dritten Kohlenwasserstoffstroms von
1% bis 99% bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffgehalt. In
bestimmten Ausführungsformen
kann ein Olefingehalt des dritten Kohlenwasserstoffstroms von 45
Gew.-% bis 99 Gew.-% betragen. In anderen Ausführungsformen kann eine Olefinkonzentration
des dritten Kohlenwasserstoffstroms größer als 80 Gew.-% sein.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 in eine
Vielzahl von Zonen aufgeteilt sein, um die Reaktionstemperaturen
zu steuern und/oder unerwünschte
Nebenreaktionen (z.B. Dienbildung und/oder Cyclisierungsreaktionen)
zu vermeiden. Ein erster Kohlenwasserstoffstrom, der Paraffine und
nicht umgesetzte Olefine umfasst, kannn über die erste Leitung 112,
wie für
das System 200 in 4A dargestellt,
in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 eingeführt werden.
In einigen Ausführungsformen
umfasst ein erster Kohlenwasserstoffstrom Alpha-Olefine. Die Kohlenwasserstoffe
im ersten Kohlenwasserstoffstrom können eine durchschnittliche
Kohlenstoffzahl von 7 bis 18 besitzen. In anderen Ausführungsformen
können
die Kohlenwasserstoffe im ersten Kohlenwasserstoffstrom eine durchschnittliche
Kohlenstoffzahl von 10 bis 17 besitzen. In einigen Ausführungsformen
können
die Kohlenwasserstoffe im ersten Kohlenwasserstoffstrom eine durchschnittliche
Kohlenstoffzahl von 14 bis 17 besitzen. In bestimmten Ausführungsformen
können
die Kohlenwasserstoffe im ersten Kohlenwasserstoffstrom eine durchschnittliche
Kohlenstoffzahl von 10 bis 13 besitzen. Ein Alpha-Olefin-Gehalt
des ersten Kohlenwasserstoffstroms kann größer als 70% der gesamten Menge
an Olefinen im ersten Kohlenwasserstoffstrom sein. In bestimmten
Ausführungsformen
wird ein erster Kohlenwasserstoffstrom durch ein Fischer-Tropsch-Verfahren
hergestellt. Die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 kann
in eine Vielzahl von Zonen aufgeteilt sein. Die Vielzahl an Zonen
kann, ohne darauf beschränkt
zu sein, eine erste Reaktionszone, eine Übergangszone und eine zweite
Reaktionszone umfassen. In einer ersten Reaktionszone 210 kann
wenigstens ein Teil der Paraffine im ersten Kohlenwasserstoffstrom
zu Olefinen dehydriert werden, um einen olefinischen Strom herzustellen.
Der Verfahrensstrom kann dann in eine zweite Reaktionszone 212 geleitet
werden. In der zweiten Reaktionszone 212 kann wenigstens
ein Teil der Olefine im Verfahrensstrom zu verzweigten Olefinen
isomerisiert werden, um einen zweiten Kohlenwasserstoffstrom herzustellen.
-
In
der ersten Reaktionszone 210 kann der Dehydrierungskatalysator
aus einer Vielzahl an Katalysator-Typen ausgewählt werden. Beispielsweise
kann der Katalysator auf einem Metall oder einer Metallverbindung,
welche auf einem porösem
Träger
abgelagert ist, beruhen. Das Metall oder die Metallverbindung kann, ohne
darauf beschränkt
zu sein, aus Chromoxid, Eisenoxid und Edelmetallen ausgewählt werden.
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Verfahren
zum Herstellen von Katalysatoren, zum Durchführen des Dehydrierungsschrittes
und zum Durchführen
von damit verbundenen Trennschritten sind in der Technik bekannt.
Beispielsweise sind geeignete Verfahren zum Herstellen von Katalysatoren
und Durchführen
des Dehydrierungsschrittes im
US-Patent Nr. 5,012,021 ,
Vora et al., mit dem Titel "Process
for the Production of Alkyl Aromatic Hydrocarbons Using Solid Catalysts", im
US-Patent Nr. 3,274,287 , Moore et
al., mit dem Titel "Hydrocarbon
Conversion Process and Catalyst",
im
US-Patent Nr. 3,315,007 , Abell
et al., mit dem Titel "Dehydrogenation
of Saturated Hydrocarbons Over Noble-Metal Catalyst", im
US-Patent Nr. 3,315,008 , Abell et
al., mit dem Titel "Dehydrogenation
of Saturated Hydrocarbons Over Noble-Metal Catalyst", im
US-Patent Nr. 3,745,112 , Rausch, mit
dem Titel "Platinum-Tin
Uniformly Dispersed Hydrocarbon Conversation Catalyst and Process", im
US-Patent Nr. 4,506,032 , Imai et al.,
mit dem Titel "Dehydrogenation
Catalyst Composition" und
im
US-Patent Nr. 4,430,517 ,
Imai et al., mit dem Titel "Dehydrogenation
Process Using a Catalytic Composition" beschrieben.
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Die
Reaktionstemperaturen in der ersten Reaktionszone 210 können von
300°C bis
600°C reichen.
In einigen Ausführungsformen
kann eine Reaktionstemperatur in der ersten Reaktionszone 210 von
450°C bis 550°C reichen.
Ein Gesamtdruck in der ersten Reaktionszone 210 kann von
0,010 Atmosphären
(1 kPa) bis 25,0 Atmosphären
(2534 kPa) reichen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Gesamtdruck
in der ersten Reaktionszone 210 von 0,010 Atmosphären (1 kPa)
bis 15 Atmosphären
(1520 kPa) reichen. In einigen Ausführungsformen kann Wasserstoff
zusammen mit dem nicht umgesetzten ersten Kohlenwasserstoffstrom
eingespeist werden, um das Verkoken zu vermeiden. Wasserstoff und
Paraffine, die in dem nicht umgesetzten ersten Kohlenwasserstoffstrom
vorhanden sind, können
bei einem Molverhältnis
von Wasserstoff zu Paraffin im Bereich von 0,1 bis 20 eingespeist
werden. In einer Ausführungsform
kann ein Molverhältnis
von Wasserstoff zu Paraffin im Bereich von 1 bis 10 liegen.
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Die
Verweilzeit in der ersten Reaktionszone 210 kann so gewählt werden,
dass ein Umsetzungsgrad von Paraffinen zu Olefinen unterhalb 50
Mol-% liegt. In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Umsetzungsgrad von Paraffinen zu Olefinen in einem Bereich
von 10 Mol-% bis 20 Mol-% gehalten werden. Durch Niedrighalten des
Umsetzungsgrades können
Nebenreaktionen (z.B. Dienbildung und Cyclisierungsreaktionen) vermieden
werden. In einigen Ausführungsformen
kann ein olefinischer Kohlenwasserstoffstrom die erste Reaktionszone 210 verlassen,
eine Übergangszone 214 durchlaufen
und in die zweite Reaktionszone 212 eintreten. Die Übergangszone 214 kann
einen Wärmeaustauscher 216 umfassen.
Der Wärmeaustauscher 216 kann die
Temperatur des olefinischen Kohlenwasserstoffstroms verringern.
In einer Ausführungsform
können,
wie in 4B dargestellt, die erste Reaktionszone 210 und
die zweite Reaktionszone 212 in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 zwei
getrennte Einheiten, mit dem sich zwischen den zwei Einheiten befindlichen
Wärmetauscher 216,
sein.
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Nachdem
der olefinische Kohlenwasserstoffstrom in die zweite Reaktionszone 212 eintritt,
wird wenigstens ein Teil der Ole fine zu verzweigten Olefinen isomerisiert,
um einen zweiten Kohlenwasserstoffstrom herzustellen. Die Zusammensetzung
und der Grad der Verzweigung des zweiten Kohlenwasserstoffstroms kann
mit 1H-NMR-Analyse bestimmt werden. In einer
Ausführungsform
kann ein olefinischer Strom die erste Reaktionszone 210 verlassen
und direkt in die zweite Reaktionszone 212 eintreten, wo
wenigstens ein Teil der Olefine im olefinischen Strom zu verzweigten
Olefinen isomerisiert wird.
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Der
für die
Isomerisierung der Olefine zu verzweigten Olefinen verwendete Katalysator
kann der gleiche sein wie im
US-Patent
Nr. 5,648,584 , Murray, mit dem Titel "Process for Isomerizing Linear Olefins
to Isoolefins" und
im
US-Patent Nr. 5,648,585 ,
Murray et al., mit dem Titel "Process
for Isomerizing Linear Olefins to Isoolefins" beschrieben.
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In
einer Ausführungsform
werden lineare Olefine in einem ersten Kohlenwasserstoffstrom in
der zweiten Reaktionszone 212 durch Inkontaktbringen von
wenigstens einem Teil des olefinischen Stroms mit einem Zeolithkatalysator
isomerisiert. Der Zeolithkatalysator kann wenigstens einen Kanal
mit einem kristallographisch freien Durchmesser besitzen, der von
mehr als 4,2 Å bis
weniger als 7 Å reicht.
Der Zeolithkatalysator kann eine elliptische Porengröße besitzen,
welche groß genug
ist, um den Eintritt eines linearen Olefins und wenigstens die partielle
Diffusion eines verzweigten Olefins zu erlauben. Die Porengröße des Zeolithkatalysators
kann auch klein genug sein, um die Koksbildung zu verzögern.
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Die
Temperaturen zum Isomerisieren linearer Olefine zu verzweigten Olefinen
in der zweiten Reaktionszone 212 können von 200°C bis 500°C betragen.
In einigen Ausführungsformen
sind die Reaktionstemperaturen der ersten Reaktionszone und in der
zweiten Reaktionszone im Wesentlichen die gleichen. In solchen Ausführungsformen
ist die Verwendung eines Wärmetauschers nicht
erforderlich. Typischerweise ist aber die Reaktionstemperatur der
zweiten Reaktionszone 212 niedriger als die Reaktionstemperatur
in der ersten Reaktionszone. Die Verwendung eines Wärmetauschers
verringert die Temperatur des Stroms, welcher die erste Reaktionszone
verlässt,
auf eine geeignete Temperatur für
die Reaktion in der zweiten Reaktionszone. Der Kohlenwasserstoffpartialdruck
in der zweiten Reaktionszone kann von 0,1 Atmosphären (10
kPa) bis 10 Atmosphären
(1013 kPa) reichen.
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In
einigen Ausführungsformen
kann der zweite Kohlenwasserstoffstrom eine zweite Reaktionszone verlassen
und in eine Separatoreinheit eintreten. In der Separatoreinheit
können
verzweigte Olefine von linearen Olefinen, wie vorher mit Bezugnahme
auf 2 beschrieben, abgetrennt werden. Der zweite Kohlenwasserstoffstrom
kann die zweite Reaktionszone 212 über die zweite Leitung 114 verlassen
und wie in 4A dargestellt in die Hydroformylierungseinheit 116 eintreten.
Wenigstens ein Teil der Olefine im zweiten Kohlenwasserstoffstrom
können
hydroformyliert werden, um einen Hydroformylierungsreaktionsstrom,
wie für
das System 100 beschrieben, herzustellen. Wenigstens ein
Teil des Hydroformylierungsreaktionsstroms kann unter Verwenden
allgemein bekannter Verfahren in einen unteren Strom und einen oberen
Strom geteilt werden. Der Produktstrom aus rohem aliphatischen Alkohol
kann weiter, wie für
das System 100 beschrieben, gereinigt werden, um einen
Strom aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen und einen Produktstrom
aus aliphatischem Alkohol herzustellen. Der Produktstrom aus aliphatischem
Alkohol kann verzweigte aliphatische Alkohole (z.B. verzweigte primäre aliphatische
Alkohole) umfassen. Der Produktstrom aus aliphatischem Alkohol kann
zurückgeführt, zu
anderen Verfahrenseinheiten transportiert, verkauft und/oder zu
Lagertanks transportiert werden.
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Der
Hydroformylierungs-Reaktionsgeschmischstrom kann über die
dritte Leitung 128 in den Separator 126 eintreten.
Im Separator 126 können
wenigstens 3 Ströme,
ein unterer Strom, ein Strom aus Paraffinen und nicht umgesetzten
Olefinen und ein Produktstrom aus aliphatischem Alkohol unter Verwenden
von vorher für das
System 100 beschriebenen Verfahren, hergestellt werden.
Wenigstens ein Teil des unteren Stroms kann über die Rückführleitung 130 für den unteren
Strom zur Hydroformylierungseinheit zurückgeführt werden. Wenigstens ein
Teil des Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen kann
kombiniert mit anderen Verfahrensströmen zurückgeführt, transportiert und/oder
vor Ort gelagert werden. Der Produktstrom aus aliphatischem Alkohol
kann über
die Produktleitung 132 transportiert werden, um vor Ort
gelagert, verkauft, abtransportiert und/oder in anderen Verfahrenseinheiten
verwendet zu werden.
-
In
einer Ausführungsform
kann wenigstens ein Teil des Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen
mit dem ersten Kohlenwasserstoffstrom kombiniert werden, um über die
vierte Leitung 134 einen kombinierten Kohlenwasserstoffstrom
herzustellen. Der kombinierte Kohlenwasserstoffstrom kann in die
erste Reaktionszone 210 eintreten und einem Dehydrierungs-Isomierisierungsverfahren
und Hydroformylierungsverfahren unterliegen, um aliphatische Alkohole
herzustellen. Durch Zurückführen des
Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen kann die Produktausbeute
maximiert werden. In einer Ausführungsform
kann ein Strom aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen durch
einen oder mehrere Eintrittspunkte direkt in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 eintreten.
-
In
einigen Ausführungsformen
kann eine Olefin- und Paraffinkonzentration in der Hydroformylierungseinheit 116 in
Abhängigkeit
von der Quelle des in die Hydroformylierungseinheit eintretenden
Olefinstroms, wie vorher für
das System 100 beschrieben, eingestellt werden. Wenigstens
ein Teil eines dritten Kohlenwasserstoffstroms kann über die
fünfte
Leitung 136 stromaufwärts
der Hydroformylierungseinheit in die zweite Leitung 114 eingeführt werden.
Der kombinierte Strom kann über
die zweite Leitung 114 in die Hydroformylierungseinheit 116 eingeführt werden.
Wenigstens ein Teil der Olefine im kombinierten Strom kann hydroformyliert
werden, um aliphatische Alkohole herzustellen. In einer Ausführungsform
kann ein dritter Kohlenwasserstoffstrom durch einen oder mehrere
Eintrittspunkte direkt in die Hydroformylierungseinheit 116 eingeführt werden.
-
Ein
dritter Kohlenwasserstoffstrom kann verwendet werden, um die Olefinkonzentration
in der Hydroformylierungseinheit 116, auf eine ausreichende
Konzentration zum Maximieren der Olefin-Hydroformylierung, zu optimieren. Zusätzlich kann
der dritte Kohlenwasserstoffstrom das Verhältnis von linearen zu verzweigten aliphatischen
Gruppen im aliphatischen Alkohol optimieren. Der dritte Kohlenwasserstoffstrom
kann, ohne darauf beschränkt
zu sein, ein Kohlenwasserstoffstrom sein, der Olefine, Paraffine
und/oder Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
umfasst.
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In
einer Ausführungsform
umfasst ein dritter Kohlenwasserstoffstrom einen Paraffingehalt
von 50% bis 99%, bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffgehalt.
In bestimmten Ausführungsformen
reicht ein Paraffingehalt des dritten Kohlenwasserstoffstroms von
60% bis 90%, bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffgehalt. In
anderen Ausführungsformen
ist ein Paraffingehalt des dritten Kohlenwasserstoffstroms größer als
80%, bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffgehalt.
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In
einer Ausführungsform
reicht ein Olefingehalt eines dritten Kohlenwasserstoffstroms von
1% bis 99%, bezogen auf den ge samten Kohlenwasserstoffgehalt. In
anderen Ausführungsformen
kann ein Olefingehalt eines dritten Kohlenwasserstoffstroms größer als
80%, bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffstrom, sein.
-
In
einer Ausführungsform
kann ein Katalysator in der Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 in
einer Schichtbettkonfiguration verwendet werden. Eine Schichtbettkonfiguration
erlaubt die Verwendung von einem oder mehreren Katalysatoren im
Reaktor. Ein Katalysator zur Dehydrierung von Paraffinen und ein
Katalysator zur Isomerisierung von Olefinen können die Selektivität der Katalysatoren
und/oder des Verfahrens verbessern. Eine Schichtbettkonfiguration
für die
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 ist für das System 300 in 5 dargestellt.
Die Betriebsbedingungen für
eine Schichtbettkonfiguration können
die gleichen sein wie für
das zuvor für
das System 200 beschriebene Zweizonensystem. Der erste
Kohlenwasserstoffstrom kann über
die erste Leitung 112 in eine Dehydrierungszone 310 eintreten.
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Der
Dehydrierungskatalysator, der in der Schichtbettkonfiguration verwendet
wird, kann nicht-saure Eigenschaften besitzen. Wie hierin verwendet,
bezeichnet der Begriff "nicht-sauer" einen Katalysator,
welcher eine geringe Skelettisomerisierungsaktivität aufweist.
Der Dehydrierungskatalysator kann ein Edelmetall, eine Gruppe IVA-Komponente,
eine Alkali- oder Erdalkalikomponente, eine Halogenkomponente und/oder
ein poröses
Trägermaterial
umfassen.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann ein Edelmetall im Dehydrierungskatalysator dispergiert sein. Eine
Menge an Edelmetall kann von 0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-%, berechnet
auf Basis des Elements, des End-Dehydrierungskatalysators reichen.
In bestimmten Ausführungsformen
umfasst ein Dehydrierungskatalysator von 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-%
Platin. Das Edelmetall kann mit in der Technik bekannten Verfahren
(z.B. Co-Präzipitation,
Co-Gelierung, Ionenaustausch, Imprägnierung, Ablagerung aus einer
Dampfphase oder aus einer Atomquelle) vor der Einführung anderer
katalytischer Komponenten in den katalytischen Verbundwerkstoff
eingeführt
werden. In einigen Ausführungsformen
kann ein Edelmetall während
der Einführung
anderer katalytischer Komponenten in den katalytischen Verbundwerkstoff
eingeführt
werden. In anderen Ausführungsformen
kann ein Edelmetall nach der Einführung anderer katalytischer
Komponenten in den katalytischen Verbundwerkstoff eingeführt werden.
In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Edelmetall durch Imprägnierung
des Trägermaterials
mit einer Lösung
oder Suspension einer zersetzbaren Verbindung des Edelmetalls eingeführt werden.
Beispielsweise kann Platin durch Vermischen des Platins mit einer
wässrigen
Lösung
von Chlorplatinsäure
einem katalytischem Träger
zugefügt
werden. In anderen Ausführungsformen
können
wahlweise Komponenten (z.B. Salpetersäure) zur Imprägnierungslösung zugefügt werden,
um das Dispergieren oder Fixieren des Edelmetalls im End-Katalysatorverbundwerkstoff
zu unterstützen.
-
Die
Gruppe-IVA-Komponente kann Germanium, Zinn, Blei oder Kombinationen
davon umfassen. In einigen Ausführungsformen
kann eine Gruppe-IVA-Komponente in einer Oxidationsstufe über jener
des Edelmetalls im Katalysator vorhanden sein. Die Gruppe-IVA-Komponente kann als
ein Oxid vorhanden sein. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Gruppe-IVA-Komponente
mit einem Trägermaterial
kombiniert sein. In einigen Ausführungsformen
kann eine Gruppe-IVA-Komponente mit anderen katalytischen Komponenten kombiniert
sein. In anderen Ausführungsformen
kann eine Gruppe-IVA-Komponente im Katalysator dispergiert sein.
Eine Gruppe-IVA-Komponente kann von 0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-%, berechnet
auf Basis des Elements, des End-Katalysatorverbundwerkstoffs reichen.
In einigen Ausführungsformen
umfasst ein Katalysator von 0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% Zinn.
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Die
Gruppe-IVA-Komponente kann gemäß allgemein
bekannten Verfahren (z.B. Co-Präzipitation, Co-Gelierung,
Ionenaustausch und Imprägnierung)
in den katalytischen Verbundwerkstoff eingeführt werden, bevor andere katalytische
Komponenten eingeführt
werden. In einigen Ausführungsformen
kann eine Gruppe-IVA-Komponente
während
der Einführung
anderer katalytischer Komponenten eingeführt werden. In anderen Ausführungsformen
kann eine Gruppe-IVA-Komponente eingeführt werden, nachdem andere
katalytische Komponenten eingeführt
wurden. In einigen Ausführungsformen
kann eine Zinnkomponente durch Co-Gelierung mit dem porösen Trägermaterial
eingeführt
werden. Das Zinn kann durch Mischen einer löslichen Zinnverbindung (z.B.
Zinn (II)- oder Zinn (IV)-Chlorid) mit einem Aluminiumoxidhydrosol
in ein Aluminiumträgermaterial
eingeführt
werden. Ein Geliermittel (z.B. Hexamethylentetramin) kann zum Zinn-Aluminiumoxidhydrosolgemisch
zugefügt
werden. Das Zinn-Aluminiumoxidhydrosolgemisch kann in ein Ölbad getropft
werden, um Kugeln, die Aluminiumoxid und Zinn enthalten, auszubilden.
In anderen Ausführungsformen
kann eine Germaniumkomponente mit einer Lösung oder Suspension einer
zersetzbaren Germaniumverbindung (z.B. Germaniumtetrachlorid gelöst in Alkohol)
in ein Trägermaterial
imprägniert
werden. In anderen Ausführungsformen kann
eine Bleikomponente, aus einer Lösung
von Bleinitrat in Wasser, imprägniert
werden.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann eine Alikali- oder Erdalkalikomponente im Dehydrierungskatalysator
einbegriffen sein. Alikali- und Erdalkalikomponenten können, ohne
darauf beschränkt
zu sein, Cäsium,
Rubidium, Kalium, Natrium, Lithium, Barium, Strontium, Calcium und
Magnesium oder Gemische davon umfassen. Die Alkali- oder Erdalkalikomponente
kann in einer Oxidationsstufe oberhalb jener des Edelmetalls im
katalytischen End-Verbundwerkstoff vorhanden sein. Die Alkali- oder
Erdalkalikomponente kann als ein Oxid anwesend sein. In eini gen
Ausführungsformen
kann ein Alkali- oder Erdalkalimetall mit dem Trägermaterial kombiniert sein.
In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Alkali- oder Erdalkalimetall mit anderen Dehydrierungskatalysatorkomponenten
kombiniert sein.
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In
anderen Ausführungsformen
kann eine Alkali- oder Erdalkalikomponente im katalytischen Verbundwerkstoff
dispergiert sein. Eine Menge an Alkali- oder Erdalkalikomponente
kann von 0,01 Gew.-% bis 15 Gew.-%, berechnet auf Basis des Elements,
des katalytischen End-Verbundwerkstoffs reichen. In anderen Ausführungsformen
umfasst ein Dehydrierungskatalysator von 1 Gew.-% bis 3 Gew.-% Kalium.
In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Atomverhältnis
der Alkali- oder Erdalkalikomponente zum Edelmetall größer als wenigstens
10 sein.
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Die
Alkali- oder Erdalkalikomponente kann gemäß allgemein bekannter Verfahren
(z.B. Co-Präzipitation,
Co-Gelierung, Ionenaustausch oder Imprägnierung) in den katalytischen
Verbundwerkstoff eingeführt werden,
bevor andere katalytische Komponenten eingeführt werden. In einigen Ausführungsformen
kann eine Alkali- oder Erdalkalikomponente während der Einführung anderer
katalytischer Komponenten eingeführt
werden. In anderen Ausführungsformen
kann eine Alkali- oder Erdalkalikomponente eingeführt werden,
nachdem andere katalytische Komponenten eingeführt wurden. Beispielsweise
kann eine Kaliumkomponente mit einer Lösung von Kaliumnitrat in das
Trägermaterial
imprägniert
werden. Ein Atomverhältnis
von Alkali- oder Erdalkalikomponente zu Edelmetall kann wenigstens
10 betragen. In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Atomverhältnis
der Alkali- oder Erdalkalikomponente zur Edelmetallkomponente von
15 bis 25 reichen.
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Ein
poröses
Trägermaterial,
welches in einem Dehydrierungskatalysator verwendet wird, kann einen porösen absorptiven
Träger
mit hoher Oberfläche
von 25 m2/g bis 500 m2/g
umfassen. Das poröse
Trägermaterial
kann einen Schmelzpunkt besitzen, der größer ist als die in der Dehydrierungszone
verwendeten Bedingungen. Beispiele von Trägermaterialien umfassen, ohne
darauf beschränkt
zu sein, aktivierten Kohlenstoff, Koks, Holzkohle, Siliciumoxid,
Silicagel, Siliciumcarbid, synthetisch hergestellte und/oder natürlich auftretende Tone
und Silikate, feuerfeste anorganische Oxide, kristalline zeolithische
Aluminosilikate, natürlich
auftretendes oder synthetisch hergestelltes Mordenit und/oder Fanjasit,
Spinelle oder Kombinationen davon. In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Trägermaterial
Gamma- oder Eta-Aluminiumoxid sein. In einigen Ausführungsformen
können
Tone und Silikate oder können
Tone und Silikate nicht säurebehandelt
sein (z.B. Attapulgit, chinesischer Ton, Diatomeenerde, Fuller's Erde, Kaolin, Kieselguhr,
Keramik, Porzellan, gebrochene Feuerfestziegel, Bauxit). Beispiele
von feuerfesten anorganischen Oxiden umfassen Aluminiumoxid, Titandioxid,
Zirkondioxid, Chromoxid, Berylliumoxid, Vanadiumoxid, Ceroxid, Hafniumoxid,
Zinkoxid, Magnesiumoxid, Boroxid, Thoriumoxid, Siliciumoxid-Aluminiumoxid,
Siliciumoxid-Magnesiumoxid, Chromoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Boroxid,
und Siliciumoxid-Zirkonoxid. Zeolithische Aluminosilikate können in
einigen Ausführungsformen
in der Wasserstoffform vorliegen. In anderen Ausführungsformen
können
zeolithische Aluminosilikate in einer Form vorliegen, die mit Metallkationen
ausgetauscht werden kann. Beispiele von Spinellen umfassen, ohne
darauf beschränkt
zu sein, MgAl2O4,
FeAl2O4, ZnAl2O4, CeAl2O4, und andere ähnliche
Verbindungen, welche die Formel MO-Al2O3 besitzen, in welcher M ein Metall mit einer
Wertigkeit von 2 ist.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann ein in einem Dehydrierungskatalysator verwendetes Aluminiumoxid-Trägermaterial
in jeder geeigneten Weise aus synthetisch oder natürlich auftretenden
Rohmaterialien hergestellt werden. Der Aluminiumoxid-Träger kann
in jedweder gewünschten
Form ausgebildet werden (z.B. Kugeln, Tabletten, Kuchen, Extrudate,
Pulver, Granulate). Der Aluminiumoxid-Träger kann in jedweder Korngröße verwendet
werden. In bestimmten Ausführungsformen
kann eine Kugelform verwendet werden. Der Teilchendurchmesser kann
1/16 Inch betragen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Teilchendurchmesser
von weniger als 1/32 Inch verwendet werden.
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Aluminiumoxid-Kugeln
können
in einigen Ausführungsformen
durch Umwandeln von Aluminiummetall in ein Aluminiumoxidsol hergestellt
werden. Ein Aluminiumoxidsol kann durch Umsetzen von Aluminiummetall mit
einer geeigneten peptisierenden Säure und Wasser hergestellt
werden. Das sich ergebende Aluminiumoxidsol und ein Gelierungsmittel
können
in ein Ölbad
getropft werden, um kugelförmige
Teilchen eines Aluminiumoxidgels auszubilden. Das sich ergebende
Aluminiumoxidgel kann in Gamma- oder Eta-Aluminiumoxidträgermaterial unter Verwenden
bekannter Verfahren umgewandelt werden (z.B. durch Altern, durch
Trocknen und Kalzinieren).
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In
anderen Ausführungsformen
können
Aluminiumoxidzylinder durch Mulling von Aluminiumoxidpulver mit
Wasser und einem geeigneten Peptisierungsmittel (z.B. Salpetersäure) hergestellt
werden, um eine extrudierbare Zusammensetzung auszubilden. Die Zusammensetzung
kann durch eine geeignet dimensionierte Düse extrudiert, dann geschnitten
werden, um Extrudatteilchen auszubilden. Andere Formen des Aluminiumoxidträgermaterials
können
mit herkömmlichen
Verfahren hergestellt werden. Nachdem die Aluminiumoxidteilchen
geformt sind, können
sie getrocknet und kalziniert werden. Der Aluminiumoxidträger kann
während
der Herstellung Zwischenbehandlungen (z.B. Waschen mit Wasser oder
einer Ammoniumhydroxidlösung)
unterzogen werden.
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Der
Dehydrierungskatalysator kann eine Halogenkomponente umfassen. Die
Halogenkomponente kann, ohne darauf beschränkt zu sein, Fluor, Chlor,
Brom, Iod oder Gemische davon umfassen.
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Die
Halogenkomponente kann in einem, mit dem porösen Trägermaterial kombinierten Zustand,
vorhanden sein. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Halogenkomponente
im katalytischen Verbundwerkstoff dispergiert sein. Eine Halogenkomponente
kann von wenigstens 0,02 Gew.-% bis 15 Gew.-%, berechnet auf Basis
des Elements, des katalytischen End-Verbundwerkstoffs, reichen.
In bestimmten Ausführungsformen
umfasst ein Dehydrierungskatalysator von 1 Gew.-% bis 3 Gew.-% Chlor.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann eine Katalysatorzusammensetzung wenigstens 0,2 Gew.-% einer
Halogenkomponente, berechnet auf Basis des Elements, umfassen. Die
Halogenkomponente im Katalysator kann die Aktivität des Katalysators
zur Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen verbessern. In einigen Ausführungsformen
kann eine wirksame Halogenkomponente die Kohlenstoffbildung auf
dem Katalysator während
des Dehydrierungsverfahrens unterdrücken. Ein Vorteil der Katalysatorzusammensetzung
kann darin bestehen, dass unerwünschte
Isomerisierung oder Crack-Nebenreaktionen verhindert werden. In
bestimmten Ausführungsformen
kann der Halogengehalt die Acidität des Katalysators erhöhen. Die
Acidität
kann durch Dämpfen
des Dehydrierungskatalysators verringert werden, um einen Überschuss
an Halogen aus dem Dehydrierungskatalysator zu entfernen.
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Eine
Halogenkomponente kann in jedweder geeigneten Weise in den katalytischen
Verbundwerkstoff eingeführt
werden. Die Einführung
des Halogens kann vor der Herstellung des Trägermaterials erfolgen. In einigen
Ausführungsformen
kann die Einführung
eines Halogens während
der Einführung
anderer katalytischer Komponenten erfolgen. In anderen Ausführungsformen
kann die Einführung
eines Halogens nachdem andere katalytische Komponenten eingeführt sind
erfolgen. In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Aluminiumoxidsol-Träger
Halogen enthalten, das wenigstens zum Teil zum Halogengehalt des
End-Katalysatorverbundwerkstoffs
beitragen kann. In einigen Aus führungsformen
kann eine Halogenkomponente oder ein Teil davon während der
Einführung
anderer Katalysatorkomponenten in das Trägermaterial (z.B. unter Verwenden
von Chlorplatinsäure
zum Imprägnieren
der Platinkomponente) zugefügt
werden. In anderen Ausführungsformen kann
eine Halogenkomponente oder ein Teil davon zum Katalysatorverbundwerkstoff
durch Inkontaktbringen des Katalysators mit dem Halogen zugefügt werden.
In einigen Ausführungsformen
kann ein Halogen bevor oder nachdem andere Katalysatorkomponenten
in das Trägermaterial
eingeführt
werden, als halogenenthaltende Verbindung, Lösung, Suspension oder Dispersion
(z.B. Chlorwasserstoffsäure)
zum Katalysator zugefügt
werden. In bestimmten Ausführungsformen
kann eine Halogenkomponente oder ein Teil davon in einem nachfolgenden
Katalysator-Regenerationsschritt durch Inkontaktbringen des Katalysators
mit einer halogenenthaltenden Verbindung, Lösung, Suspension oder Dispersion
eingeführt
werden. Im Regenerationsschritt kann Kohlenstoff, der sich als Koks
auf dem Katalysator während
der Verwendung des Katalysators in einem Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren
abgelagert werden, vom Katalysator abgebrannt werden. Das Edelmetall
auf dem Katalysator kann neu verteilt werden, um einen regenerierten
Katalysator mit Leistungskennzahlen ähnlich jener von frischem Katalysator
bereitzustellen. Die Halogenkomponente kann während des Schrittes der Kohlenstoffverbrennung
oder während
dem Neuverteilungsschritt des Edelmetalls zugefügte werden (z.B. durch Inkontaktbringen
des Katalysators mit Chlorwasserstoffgas). In einigen Ausführungsformen kann
eine Halogenkomponente durch Zufügen
des Halogens oder einer halogenenthaltenden Verbindung, Lösung, Suspension
oder Dispersion (z.B. Propylendichlorid) zum Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialstrom
zugefügt
werden. In anderen Ausführungsformen
kann eine Halogenkomponente zum zurückgeführten Gas während des Betriebs der Dehydrierungseinheit
zugefügt
werden.
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In
einigen Ausführungsformen
kann ein Dehydrierungskatalysator eine Schwefelkomponente umfassen,
die von 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-% reicht, berechnet auf Basis des
Elements, der End-Katalysatorzusammensetzung.
Die Schwefelkomponente kann in jedweder geeigneten Weise in den
katalytischen End-Verbundwerkstoff eingeführt werden. In bestimmten Ausführungsformen
kann Schwefel oder eine schwefelenthaltende Verbindung (z.B. Schwefelwasserstoff
oder ein Mercaptan mit niederem Molekulargewicht) mit der Katalysatorzusammensetzung
in Gegenwart von Wasserstoff unter wasserfreien Bedingungen bei
einer Temperatur, die von 10°C
bis 540°C
reicht, in Kontakt gebracht werden. Ein Verhältnis von Wasserstoff zu Schwefel kann
in einigen Ausführungsformen 100 betragen.
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Der
Dehydrierungskatalysator kann in einigen Ausführungsformen auch andere zusätzliche
Komponenten oder Gemische davon enthalten, welche allein oder zusammen
als Katalysator-Modifikatoren zur Verbesserung der Katalysatoraktivität, -selektivität oder -stabilität wirken.
Beispiele von Katalysator-Modifikatoren umfassen,
ohne darauf beschränkt
zu sein, Antimon, Arsen, Beryllium, Wismuth, Cadmium, Calcium, Chrom, Kobalt,
Kupfer, Gallium, Gold, Indium, Eisen, Lithium, Mangan, Molybdän, Nickel,
Rhenium, Scandium, Silber, Tantal, Thallium, Titan, Wolfram, Uran,
Zink und Zirkonium. Katalytische Modifikatoren können in jedweder geeigneten
Weise während
der Herstellung des Dehydrierungskatalysators zum Trägermaterial
zugefügt
werden. In anderen Ausführungsformen
können
katalytische Modifikatoren in jedweder geeigneten Weise nach der Herstellung
des Dehydrierungskatalysators zugefügt werden. In einigen Ausführungsformen
können
katalytische Modifikatoren in jedweder geeigneten Weise zum katalytischen
Verbundwerkstoff zugefügt
werden, bevor andere katalytische Komponenten eingeführt werden.
In bestimmten Ausführungsformen
können
katalytische Modifikatoren während
der Einführung
von anderen katalytischen Komponenten zugefügt werden. In anderen Ausführungs formen
können
katalytische Modifikatoren zugefügt
werden, nachdem andere katalytische Komponenten eingeführt wurden.
Eine Beschreibung eines Dehydrierungskatalysators kann im
US-Patent Nr. 4,506,032 , Imai
et al. mit dem Titel "Dehydrogenatin
Catalyst Composition" gefunden
werden.
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Der
olefinische Kohlenwasserstoffstrom kann in eine Isomerisierungszone 312 übergehen.
In bestimmten Ausführungsformen
kann ein Temperaturabfall von der Dehydrierungszone 310 zur
Isomerisierungszone 312 notwendig sein, um das Cracken
des olefinischen Kohlenwasserstoffstroms zu verhindern, wenn er in
die Isomerisierungszone eintritt. Kaltes Wasserstoffgas kann über eine
Gasleitung 314 in die Dehydrierungszone 310 eingeführt werden,
um die Temperatur in der Dehydrierungszone 310 zu steuern.
In der Isomerisierungszone 312 kann wenigstens ein Teil
der Olefine im olefinischen Kohlenwasserstoffstrom zu verzweigten Olefinen
isomerisiert werden, um einen zweiten Kohlenwasserstoffstrom auszubilden.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann ein Isomerisierungskatalysator der gleiche sein, wie der für die Isomerisierung
von Olefinen im System
200 beschriebene. Eine Beschreibung
des Isomerisierungskatalysators kann im
US Patent Nr. 5,510,306 , Murray, mit
dem Titel "Process
For Isomerizing Linear Olefins to Isoolefins" gefunden werden. In einigen Ausführungsformen
können
0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-% eines Edelmetalls zu einem Isomerisierungskatalysator,
der in einer Schichtbettkonfiguration verwendet wird, zugefügt werden, um
die Dehydrierungsaktivität
des zeolithischen Katalysators zu erhöhen. Gebräuchliche Metalleinführungsverfahren
(z.B. Imprägnierung,
Edelmetallionenaustausch, Co-Mulling) können zur Einführung eines
Edelmetalls (z.B. Platin, Palladium) in einen Zeolithen verwendet
werden, um einen Arbeitskatalysator herzustellen, der in der Dehydrierung-Isomerisierung
von Paraffinen nutzbar ist.
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Der
zweite Kohlenwasserstoffstrom kann die Isomerisierungszone 312 verlassen
und über
die zweite Leitung 114 in die Hydroformylierungseinheit 116 eintreten.
Wenigstens ein Teil der Olefine im zweiten Kohlenwasserstoffstrom
können
hydroformyliert werden, um einen Hydroformylierungsreaktionsstrom
wie für
das System 100 beschrieben, herzustellen. Wenigstens ein
Teil des Hydroformylierungsreaktionsstroms kann unter Verwenden
von allgemein bekannten Verfahren in einen unteren Strom und einen
oberen Strom aufgetrennt werden. Der obere Strom kann, wie für das System 100 beschrieben,
gereinigt und aufgetrennt werden, um einen Strom aus Paraffinen
und nicht umgesetzten Olefinen und einen Produktstrom aus rohem
aliphatischen Alkohol herzustellen. Der Produktstrom aus rohem aliphatischen
Alkohol kann weiter, wie für
das System 100 beschrieben, gereinigt werden, um einen
Produktstrom aus aliphatischem Alkohol herzustellen. Der Hydroformylierungsreaktionsgemischstrom
kann über
die dritte Leitung 128 in den Separator 126 eintreten.
Im Separator 126 können
wenigstens zwei Ströme
ein unterer Strom und ein oberer Strom, wie zuvor für das System 100 beschrieben,
hergestellt werden. Der untere Strom kann über die Rückführungsleitung 130 für den unteren
Strom zur Hydroformylierungseinheit 116 zurückgeleitet
werden. Der obere Strom kann gereinigt und in wenigstens zwei Ströme einen
Strom aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen und einen Produktstrom
aus rohem aliphatischen Alkohol aufgetrennt werden. Wenigstens ein
Teil des Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen kann
zurückgeführt, mit
anderen Verfahrensströmen
kombiniert, zu anderen Verfahrenseinheiten geleitet und/oder zu
einem Lagertank geleitet werden. Der Produktstrom aus rohem aliphatischen
Alkohol kann weiter, wie für
das System 100 beschrieben, gereinigt werden, um einen
Produktstrom aus aliphatischem Alkohol herzustellen. Der Produktstrom
aus aliphatischem Alkohol kann verzweigte aliphatische Alkohole
(z.B. verzweigte primäre
aliphatische Alkohole) umfassen. Der Produktstrom aus aliphatischem
Alkohol kann über
die Produktleitung 132 transportiert werden, um vor Ort
gelagert, verkauft, abtransportiert und/oder in anderen Verfahrenseinheiten
verwendet werden.
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Wenigstens
ein Teil des Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen
kann über
die vierte Leitung 134 mit dem ersten Kohlenwasserstoffstrom
in der ersten Leitung 112 kombiniert werden, um einen kombinierten
Kohlenwasserstoffstrom herzustellen. Der kombinierte Kohlenwasserstoffstrom
kann über
die erste Leitung 112 in die Dehydrierungszone 310 der
Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 eintreten. Der kombinierte
Kohlenwasserstoffstrom, welcher in die Dehydrierungszone 310 eintritt,
durchläuft
das Dehydrierungs-Isomerisierungsverfahren und das Hydroformylierungsverfahren
weiter, um aliphatische Alkohole herzustellen. Durch Rückführen des
Stroms aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen kann die Produktausbeute
maximiert werden. In einer Ausführungsform
kann ein Strom aus Paraffinen und nicht umgesetzten Olefinen direkt
durch einen oder mehrere Eintrittspunkte in die Dehydrierungs-Isomerisierungseinheit 110 eintreten.
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In
einigen Ausführungsformen
kann eine Olefin- und Paraffinkonzentration in der Hydroformylierungseinheit 116 in
Abhängigkeit
von der Quelle des in die Hydroformylierungseinheit eintretenden
Olefinstroms eingestellt werden. Wenigstens ein Teil eines dritten
Kohlenwasserstoffstroms kann in die zweite Leitung, stromaufwärts der
Hydroformylierungseinheit, wie vorher für das System 100 beschrieben,
eingeführt
werden. Der kombinierte Strom kann über die zweite Leitung 114 in
die Hydroformylierungseinheit 116 eingeführt werden. Wenigstens
ein Teil der Olefine im kombinierten Strom können hydroformyliert werden,
um aliphatische Alkohole herzustellen.
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In
einer Ausführungsform
umfasst ein dritter Kohlenwasserstoffstrom einen Paraffingehalt
von 50% bis 99%, bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffgehalt.
In bestimmten Ausfüh rungsformen
reicht ein Paraffingehalt des dritten Kohlenwasserstoffstroms von
60% bis 90%, bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffgehalt. In
anderen Ausführungsformen
kann ein Paraffingehalt eines dritten Kohlenwasserstoffstroms größer als
80%, bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffgehalt, sein.
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In
einer Ausführungsform
reicht ein Olefingehalt eines dritten Kohlenwasserstoffstroms von
1% bis 99%, bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffgehalt. In
anderen Ausführungsformen
kann ein Olefingehalt eines dritten Kohlenwasserstoffstroms größer als
80%, bezogen auf den gesamten Kohlenwasserstoffstrom, sein.
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Aliphatische
Alkohole können
in Oxyalkohole, Sulfate oder andere handelsübliche Produkte umgewandelt
werden. Wenigstens ein Teil der aliphatischen Alkohole im Alkoholproduktstrom
können
in einer Oxyalkylierungseinheit mit einem Epoxid (z.B. Ethylenoxid,
Propylenoxid, Butylenoxid) in Gegenwart einer Base umgesetzt werden,
um Oxyalkylalkohole herzustellen. Die Kondensation eines Alkohols
mit einem Epoxid erlaubt es, die Alkoholfunktionalität durch
eine oder mehrer Oxy-Gruppen auszuweiten. Die Zahl an Oxy-Gruppen
kann von 3 bis 12 reichen. Beispielsweise kann die Reaktion eines
Alkohols mit Ethylenoxid Alkoholprodukte herstellen, die von 3 bis
12 Ethoxy-Gruppen
besitzen. Die Reaktion eines Alkohols mit Ethylenoxid und Propylenoxid
kann Alkohole mit einem Ethoxy/Propoxy-Verhältnis
von Ethoxy- zu Propoxy-Gruppen von 4:1 bis 12:1 herstellen. In einigen
Ausführungsformen
kann ein wesentlicher Anteil an Alkoholresten mit mehr als drei
Ethylenoxidresten verbunden werden. In anderen Ausführungsformen
kann ein ungefähr
gleicher Anteil mit weniger als drei Ethylenoxidresten verbunden
werden. In einem typischen Oxyalkylierungs-Produktgemisch kann ein
geringer Anteil an nicht umgesetzten Alkohol in der Produktgemisch
vorhanden sein. In einer Ausführungsform kann
wenigstens ein Teil des Produktstroms aus aliphatischem Alkohol
durch Kondensieren eines aliphatischen C5-
bis C31-Alkohols
mit einem Epoxid gebildet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann
ein verzweigter primärer
C5- bis C15-Alkohol mit Ethylenoxid
und/oder Propylenoxid kondensiert werden. In anderen Ausführungsformen
kann ein verzweigter primärer
C11- bis C17-Alkohol
mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid kondensiert werden. Die erhaltenen
Oxyalkylalkohole können
verkauft, abtransportiert, vor Ort gelagert und/oder in anderen
Verfahrenseinheiten verwendet werden. In einigen Ausführungsformen
kann ein Oxyalkylalkohol sulfatiert werden, um ein anionisches grenzflächenaktives
Mittel zu bilden.
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In
einer Ausführungsform
kann wenigstens ein Teil der Alkohole im Produktstrom aus aliphatischem Alkohol
zu einer Base zugefügt
werden. Die Base kann ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid
(z.B. Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid) sein. Die Base kann als
Katalysator für
die Oxyalkylierungsreaktion wirken. Für die Oxyalkylierung eines
Alkohols kann eine Menge von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% einer Base,
bezogen auf das Gesamtgewicht an Alkohol, verwendet werden. In einer
Ausführungsform
können
die Gewichtsprozente einer Base von 0,1 Gew.-% bis 0,4 Gew.-%, bezogen
auf die gesamte Alkoholmenge, reichen. Die Reaktion des Alkohols
mit der Base kann zur Bildung eines Alkoxids führen. Die erhaltenen Alkoxide
können getrocknet
werden, um jedwedes vorhandene Wasser zu entfernen. Die getrockneten
Alkoxide können
mit einem Epoxid umgesetzt werden. Eine verwendete Epoxidmenge kann
von 1 Mol bis 12 Mol Epoxid pro Mol Alkoxid betragen. Einem erhaltenen
Alkoxid-Epoxid-gemisch
kann das Reagieren gestattet werden, bis das Epoxid verbraucht ist.
Eine Abnahme im Gesamtreaktionsdruck kann anzeigen, dass die Reaktion
vollständig
ist.
-
Die
Reaktionstemperaturen in einer Oxyalkylierungseinheit können von
120°C bis
220°C reichen.
In einer Ausführungsform
kön nen
die Reaktionstemperaturen von 140°C
bis 160°C
reichen. Die Reaktionsdrücke können durch
Einführen
der benötigten
Menge an Epoxid in das Reaktionsgefäß erzielt werden. Epoxide besitzen
einen hohen Dampfdruck bei der gewünschten Reaktionstemperatur.
Bei Berücksichtigung
der Verfahrenssicherheit kann der Partialdruck des Epoxidreaktanten
beschränkt
werden, beispielsweise auf weniger als 4 Atmosphären (413 kPa). Andere Sicherheitsmaßnahmen
können
das Verdünnen
des Reaktanten mit einem inerten Gas, wie Stickstoff, umfassen.
Beispielsweise kann die Verdünnung
mit inertem Gas zu einer Gasphasenkonzentration des Reaktanten von
50% oder weniger führen.
In einigen Ausführungsformen
kann eine Alkohol-Epoxid-Reaktion sicher bei einer höheren Epoxidkonzentration
einem höheren
Gesamtdruck und einem höheren
Epoxid-Partialdruck durchgeführt
werden, wenn geeignete allgemein bekannte Sicherheitsvorkehrungen
getroffen werden, um das Explosionsrisiko zu handhaben. Bezüglich Ethylenoxid
kann ein Gesamtdruck von 3 Atmosphären (304 kPa) bis 7 Atmosphären (709
kPa) verwendet werden. Gesamtdrücke
von Ethylenoxid, von 1 Atmosphäre
(101 kPa) bis 4 Atmosphären
(415 kPa), können
in bestimmten Ausführungsformen
verwendet werden. In einer Ausführungsform
kann ein Gesamtdruck von 1,5 Atmosphären (150 kPa) bis 3 Atmosphären (304
kPa) bezüglich
Ethylenoxid verwendet werden. Der Druck kann als Maß für den Grad
der Reaktion dienen. Die Reaktion kann als im Wesentlichen vollständig angesehen
werden, wenn der Druck mit der Zeit nicht länger abnimmt.
-
Aliphatische
Alkohole und Oxyalkylalkohole können
derivatisiert werden, um Zusammensetzungen (z.B. Sulfonate, Sulfate,
Phosphate) zu bilden, welche in handelsüblichen Produktformulierungen
(z.B. Detergentien, grenzflächenaktiven
Mitteln, Öladditiven,
Schmierölformulierungen)
nützlich
sind. Beispielsweise können
Alkohole mit SO
3 sulfuriert werden, um Sulfate
herzustellen. Der Begriff "sulfuriert" bezeichnet ein Schwefelatom
oder eine schwefelenthaltende Funktionalität, welche zu einem Kohlenstoff
oder Sauerstoff zugefügt wird.
Sulfurierungsverfahren sind im
US-Patent
Nr. 6,462,215 , Jacobson et al., mit dem Titel "Sulfonation, Sulfation
and Sulfamation",
im
US-Patent Nr. 6,448,435 ,
Jacobson et al., mit dem Titel "Sulfonation,
Sulfation and Sulfamation",
im
US-Patent Nr. 3,462,525 ,
Levinsky et al., mit dem Titel "Dental
Compositions Comprising Long-Chain Olefin Sulfonates", im
US-Patent Nr. 3,428,654 , Rubinfeld
et al., mit dem Titel "Alkene
Sulfonation Process and Products",
im
US-Patent Nr. 3,420,875 ,
Di-Salvo et al.,
mit dem Titel "Olefin
Sulfonates", im
US-Patent Nr. 3,506,580 ,
Rubinfeld et al., mit dem Titel "Hegt-Treatment
Of Sulfonated Olefin Products" und im
US-Patent Nr. 3,579,537 ,
Rubinfeld, mit dem Titel "Process
For Separation Of Sultones From Alkenyl Sulfonic Acids", beschrieben.
-
Eine
allgemeine Klasse aliphatischer Alkoholsulfate kann durch die chemische
Formel (R-O-(A)x-SO3)nM dargestellt werden. R' stellt einen aliphatischen Rest dar. "A" stellt einen Rest eines Alkylenoxids
dar; x stellt die durchschnittliche Zahl von A-Resten pro R-O-Rest
dar und kann von 0 bis 15 reichen; und n ist eine Zahl, welche von
der Wertigkeit des Kations M abhängt.
Beispiele für
das Kation M umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Alkalimetallionen,
Erdalkalimetallionen, Ammoniumionen und/oder Gemische davon. Beispiele
von Kationen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Magnesium, Kalium,
Monoethanolamin, Diethanolamin oder Triethanolamin.
-
Aliphatische
und Oxyalkylalkohole können
in einer Sulfatierungseinheit sulfatiert werden. Sulfatierungsverfahren
können
die Reaktion von Schwefeltrioxid SO3, Chlorsulfonsäure (ClSO3H), Sulfaminsäure (NH2SO3H) oder Schwefelsäure mit Alkohol umfassen. In
einer Ausführungsform
kann Schwefeltrioxid in konzentrierter (z.B. rauchender) Schwefelsäure verwendet
werden, um Alkohole zu sulfatieren. Die konzentrierte Schwefelsäure kann
eine Konzentration von 75 Gew.-% bis 100 Gew.-% im Wasser besitzen.
In einer Ausführungsform
kann die konzentrierte Schwefelsäure
eine Konzentration von 85 Gew.-% bis 89 Gew.-% in Wasser besitzen.
Die Menge an Schwefeltrioxid kann von 0,3 Mol bis 1,3 Mol an Schwefeltrioxid
pro Mol Alkohol reichen. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Menge
an Schwefeltrioxid von 0,4 Mol bis 1 Mol an Schwefeltrioxid pro
Mol Alkohol reichen.
-
In
einer Ausführungsform
kann ein Sulfatierungsverfahren das Inkontaktbringen eines flüssigen Alkohols
oder eines Oxyalkylalkohols mit gasförmigem Schwefeltrioxid in einem
Fallfilmsulfatierer umfassen, um Schwefelsäureester des Alkohols herzustellen.
Die Reaktionszone des Fallfilmsulfatierers kann bei etwa atmosphärischem
Druck und bei einem Temperatur im Bereich von 25°C bis 70°C betrieben werden. Die Schwefelsäureester
des Alkohols können
den Fallfilmsulfatierer verlassen und in einen Neutralisationsreaktor
eintreten. Die Schwefelsäureester
können
mit einer Alkalimetalllösung
neutralisiert werden, um das Alkylsulfatsalz oder das Oxyalkylsulfatsalz
zu bilden. Beispiele einer Alkalimetalllösung können Lösungen von Natrium- oder Kaliumhydroxid
umfassen.
-
Die
derivatisierten Alkohole können
in einer großen
Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Ein Beispiel einer Anwendung
umfasst Detergensformulierungen. Detergensformulierungen umfassen,
ohne darauf beschränkt
zu sein, körnige
Wäschewaschdetergensformulierungen,
flüssige
Wäschewaschdetergensformulierungen,
flüssige
Geschirrspüldetergensformulierungen
und verschiedene Formulierungen. Beispiele von verschiedenen Formulierungen
können
Allzweckreinigungsmittel, flüssige
Seifen, Shampoos und flüssige
Reinigungsmittel umfassen.
-
Körnige Wäschewaschdetergensformulierungen
können
neben den derivatisierten Alkoholen eine Vielzahl anderer Komponenten
(z.B. grenzflächenaktive
Mittel, Gerüststoffe,
Zusatzge rüststoffe
(Co-Builders), Bleichmittel, Bleichmittelaktivierer, schaumsteuernde
Mittel, Enzyme, Anti-Graying-Mittel, optische Aufheller und Stabilisatoren)
umfassen. Beispiele von anderen grenzflächenaktiven Mitteln können ionische,
nichtionische, amphoterische oder kationische grenzflächenaktive
Mittel umfassen.
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Flüssige Wäschewaschdetergensformulierungen
können
die gleichen Komponenten wie körnige Wäschewaschdetergensformulierungen
umfassen. In bestimmten Ausführungsformen
können
flüssige Wäschewaschdetergensformulierungen
weniger einer anorganischen Gerüstkomponente
als körnige Wäschewaschdetergensformulierungen
umfassen. In flüssigen
Detergensformulierungen können
Hydrotrope vorhanden sein. Allzweckreinigungsmittel können andere
grenzflächenaktive
Mittel, Gerüststoffe,
schaumsteuernde Mittel, Hydrotrope und lösungsvermittelnde Alkohole
umfassen.
-
Die
Formulierungen können
typischerweise eine oder mehrere inerte Komponenten umfassen. Beispielsweise
kann der Ausgleich von flüssigen
Detergensformulierungen typischerweise ein inertes Lösungsmittel
oder Verdünnungsmittel
(z.B. Wasser) sein. Pulverförmige
oder körnige
Detergensformulierungen enthalten typischerweise Mengen an inerten
Füllstoffen
oder Trägermaterialien.
-
BEISPIELE
-
Beispiel 1: Isomerisierung von Olefinen
in einem aus einem Fischer-Tropsch-Verfahren abgeleiteten Kohlenwasserstoffstrom:
-
Kohlenmonoxid
und Wasserstoff wurden unter Fischer-Tropsch-Verfahrensbedingungen umgesetzt, um
ein Kohlenwasserstoffgemisch aus linearen Paraffinen, linearen Olefinen,
einer geringen Menge an Dienen und einer geringen Menge an Oxygenaten
herzustellen. Der Fischer-Tropsch-Kohlenwasserstoffstrom wurde unter
Verwendung fraktionierter Destillationsverfahren in ver schiedene
Kohlenwasserstoffströme
aufgetrennt. Es wurde ein Kohlenwasserstoffstrom erhalten, welcher
Olefine und Paraffine mit einer mittleren Zahl von Kohlenstoffatomen
von 8 bis 10 enthielt. Die Zusammensetzung des erhaltenen C
8-C
10-Kohlenwasserstoffstroms, in
Tabelle 1 angeführt,
wurde durch Gaschromatographie analysiert. Tabelle 1
Zusammensetzung
des Fischer-Tropsch-Kohlenwasserstoffstroms | Gew.-% |
C7 und leichtere Kohlenwasserstoffe | 0,12 |
verzweigte
C8-Olefine | 0,02 |
lineare
C8-Olefine | 0,75 |
1-Octen | 0,69 |
n-Octan | 2,21 |
verzweigte
C9-Olefine | 0,16 |
lineare
C9-Olefine | 8,52 |
1-Nonen | 8,07 |
n-Nonan | 20,03 |
verzweigte
C10-Olefine | 0,28 |
lineare
C10-Olefine | 22,92 |
1-Decen | 20,87 |
n-Decan | 41,12 |
C11 und schwerere Kohlenwasserstoffe | 0,21 |
C9-C11-Alkohole | 3,56 |
-
Ein
für die
Isomerisierung von linearen Olefinen im Kohlenwasserstoffstrom verwendeter
Zeolithkatalysator wurde auf die folgende Weise hergestellt. Ammoniumferrierit
(645 g) mit einem Glühverlust
von 5,4% und den folgenden Eigenschaften: Molverhältnis von
Siliciumoxid zu Aluminiumoxid von 62:1, Oberfläche von 369 m2/g
(P/Po = 0,03), Sodagehalt von 480 ppm und eine n-Hexan-Sorptionskapazität von 7,3
g pro 100 g Ammoniumferrierit wurde in einen Lancaster-Mischer-Muller
eingebracht. CATAPAL® D Aluminiumoxid (91 g) mit
einem Glühverlust
von 25,7% wurde in den Muller zugesetzt. Während einer 5-minütigen Mulling-Dauer wurden
152 ml entionisiertes Wasser dem Aluminiumoxid/Ammoniumferrierit-Gemisch
zugesetzt. Danach wurde ein Gemisch aus 6,8 g Eisessig, 7,0 g Zitronensäure und
152 ml entionisiertem Wasser langsam dem Aluminiumoxid/Ammoniumferrierit-Gemisch
im Muller zugesetzt, um das Aluminiumoxid zu peptisieren. Das erhaltene
Aluminiumoxid/Ammoniumferrierit/Säure-Gemisch wurde während 10
Minuten einem Mulling unterzogen. Nach einer Dauer von 15 Minuten
wurde ein Gemisch von 0,20 g Tetraaminpalladiumnitrat in 153 g entionisiertem
Wasser langsam dem dem Mulling unterzogenen Aluminiumoxid/Ammoniumferrierit/Säure-Gemisch
zugesetzt. Das entstehende Gemisch zeigte ein 90:10-Verhältnis von
Zeolith zu Aluminiumoxid und einen Glühverlust von 43,5%. Das Zeolith/Aluminiumoxid-Gemisch
wurde durch Extrudieren des Gemisches durch eine Edelstahl-Formplatte
(1/16'' Löcher) eines
2,25 Inch Bonnot-Extruders geformt.
-
Das
feuchte Zeolith/Aluminiumoxid-Extrudat wurde bei 125°C während 16
Stunden getrocknet. Nach dem Trocknen wurde das Zeolith/Aluminiumoxid-Extrudat
manuell längs
gebrochen ("longsbroken"). Das Zeolith/Aluminiumoxid-Extrudat
wurde im Luftstrom bei 200°C
während
2 Stunden kalziniert. Die Temperatur wurde auf eine Maximaltemperatur
von 500°C
erhöht
und das Zeolith/Aluminiumoxid-Extrudat wurde während zusätzlicher 2 Stunden kalziniert,
um einen Isomerisierungskatalysator zu erhalten. Der Isomerisierungskatalysator
wurde in einem Exikator unter Stickstoffatmosphäre abkühlen gelassen.
-
Ein
Edelstahlrohr von 1 Inch Aussendurchmesser, 0,6 Inch Innendurchmesser
und einer Länge
von 26 Inch wurde als Isomerisierungsreaktor verwendet. Ein Thermometerschacht
erstreckte sich 20 Inch vom oberen Ende des Edelstahlreaktorrohres.
Um das Reaktorrohr zu beladen, wurde das Reaktorrohr umgedreht und ein
Stück Glaswolle
wurde die Wand des Reaktorrohres hinuntergeführt, über dem Thermometerschacht
und am Boden des Reaktorrohrs positioniert, um als Stopfen für das Reaktorrohr
zu dienen. Siliciumcarbid (20 Mesh) wurde bis zu einer Tiefe von etwa
6 Inch in das Reaktorrohr zugesetzt. Ein zweites Stück Glaswolle
wurde über
das Siliciumcarbid positioniert. Ein Gemisch aus 6,0 g Isomerisierungskatalysatorteilchen
(6 bis 20 Mesh) und 45 g frischem Siliciumcarbid (60 bis 80 Mesh)
wurde in das Reaktorrohr in zwei Teilen zugesetzt. Die zweiteilige
Zugabe verteilte den Isomerisierungskatalysator gleichmäßig im Reaktorrohr
und führte
zu einem Isomerisierungskatalysatorbett von etwa 10 Inch Länge. Ein
drittes Stück
Glaswolle wurde auf die Oberseite des Katalysators im Reaktorrohr
positioniert. Siliciumcarbid (20 Mesh) wurde auf das dritte Glaswollestück geschichtet.
Ein viertes Stück
Glaswolle wurde über
das Siliciumcarbid positioniert, um als Stopfen für den Boden des
Reaktorrohres zu dienen. Um die Temperatur des Reaktors an verschiedenen
Punkten im Reaktorrohr zu überwachen,
wurde ein Mehrpunktthermoelement in den Thermometerschacht des Reaktorrohrs
eingeführt. Die
Temperatur über
dem, unter dem und an drei verschiedenen Stellen im Katalysatorbett
wurde überwacht. Das
Reaktorrohr wurde umgedreht und im Ofen installiert. Das Reaktorrohr
wurde auf eine Betriebstemperatur von 280°C während einer Dauer von vier
Stunden unter einem Stickstoffstrom erhitzt. Nachdem die Temperatur
von 280°C
erhalten worden war, wurde das Reaktorrohr bei der Betriebstemperatur
während
zusätzlicher 2
Stunden gehalten, um den Isomerisierungskatalysator zu konditionieren.
-
Nach
dem Konditionieren des Isomerisierungskatalysators wurde der Kohlenwasserstoffstrom
durch das Reaktorrohr mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 60
g/h durchgepumpt. Stickstoff wurde mit einer Durchflussgeschwindigkeit
von 6 l/h gleichzeitig mit dem Kohlenwasserstoffstrom über den
Isomerisierungskatalysator geleitet. Der Kohlenwasserstoffstrom
wurde vor dem Inkontaktbringen mit dem Isomerisierungskatalysator
verdampft. Das Reaktorrohr wurde mit einem Auslassdruck von 20 kPa über Atmosphärendruck
betrieben.
-
In
Tabelle 2 sind die Gewichtsprozent an verzweigten C
8-C
10-Olefinen,
linearen C
8-C
10-Olefinen
und C
8-C
10-Paraffinen
im Kohlenwasserstoffstrom bei 0 Stunden und im Reaktorrohrabstrom
nach 24 und 48 Stunden Isomerisierung tabellarisch zusammengefasst.
Mehr als 90% der linearen Olefine im Kohlenwasserstoffstrom wurden
im Isomerisierungsreaktor in verzweigte Olefine umgewandelt. Während des
Isomerisierungsschritts wurde eine geringe Menge an unter C
8-siedendem Material aus Cracknebenreaktionen
gebildet. Zusätzlich
wurde ein Anteil der im Einsatzmaterial vorhandenen C
9-C
11-Alkohole dehydratisiert, um zusätzliche Olefine
im Produkt zu ergeben. Die durchschnittliche Zahl von Alkylverzweigungen
auf den C
8-C
10-Olefinen
im Produkt wurde mittels
1H-NMR-Verfahren
mit 1,0 bestimmt. Tabelle 2
Zusammensetzung
des Fischer-Tropsch-Kohlenwasserstoffstroms
während
der Isomerisierungsreaktion | 0
h
Gew.-% | 24
h
Gew.-% | 48
h
Gew.-% |
verzweigte
C8-C10-Olefine | 0,46 | 33,04 | 33,16 |
lineare
C8-C10-Olefine | 32,19 | 2,52 | 2,54 |
C8-C10-Paraffine | 63,19 | 63,32 | 63,27 |
Verhältnis der
verzweigten zu den linearen C8-C10-Olefinen | 0,1 | 13,1 | 13,1 |
-
Beispiel 2: Isomerisierung von 1-Dodecen:
-
1-Dodecen
wurde von der Shell Chemical Co. erhalten. Die Zusammensetzung von
1-Dodecen, ermittelt
durch Gaschromatographie, ist in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
1-Dodecen
Zusammensetzung | Gew.-% |
1-Dodecen | 98,0 |
Andere
C10-C14-Olefine | 1,2 |
<C10-Kohlenwasserstoffe | 0,2 |
>C14-Kohlenwasserstoffe | 0,2 |
Paraffine | 0,4 |
Gesamt-C10-C14-Kohlenwasserstoffe | 99,6 |
-
1-Dodecen
wurde unter Verwendung der gleichen Reaktorrohranordnung und des
gleichen Isomerisierungskatalysatorgemisches, wie in Beispiel 1
beschrieben, isomerisiert. Ein Strom von 1-Dodecen wurde durch ein Reaktorrohr
mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 90 g/h gepumpt. Stickstoff
wurde mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 6 l/h gleichzeitig
mit einem Strom von 1-Dodecen über
den Isomerisierungskatalysator geleitet. Der Strom von 1-Dodecen
wurde vor dem Inkontaktbringen mit dem Isomerisierungskatalysator
verdampft. Das Reaktorrohr wurde mit einem Auslassdruck von 20 kPa über Atmosphärendruck
und bei einer Temperatur von 290°C
betrieben.
-
Tabelle
4 ist eine tabellarische Aufstellung der Gewichtsprozent an Kohlenwasserstoffen
mit Kohlenstoffzahlen von weniger als C
10,
von C
10-C
14 und
mehr als C
14 in 1-Dodecen bei 0 Stunden
und im Reaktorrohrabstrom nach 168 und 849 Stunden. Die linearen
C
10-C
14-Olefine
wurden nach einer Verarbeitungsdauer von 168 Stunden in 94%-iger
Ausbeute zu verzweigten C
10-C
14-Olefinen umgewandelt.
Während
des Isomerisierungsschritts wurden weniger als 3 Gew.-% an unter
C
10 siedendem Material aus Cracknebenreaktionen
gebildet. Die durchschnittliche Zahl von Alkylverzweigungen auf
den C
10-C
14-Olefinen
im Produkt wurde mittels
1H-NMR-Verfahren
mit 1,3 bestimmt. Tabelle 4
Zusammensetzung
des 1-Dodecen-Stroms während
der Isomerisierungsreaktion | 0
h
Gew.-% | 168
h
Gew.-% | 849
h
Gew.-% |
<C10-Kohlenwasserstoffe | 0,2 | 2,5 | 2,4 |
C10-C14-Kohlenwasserstoffe | 99,6 | 97,2 | 97,4 |
>C14-Kohlenwasserstoffe | 0,2 | 0,3 | 0,2 |
verzweigte
C10-C14-Olefine | 0,6 | 93,2 | 93,4 |
lineare
C10-C14-Olefine | 99,0 | 2,8 | 2,9 |
Paraffine | 1,0 | 2,0 | 1,9 |
-
Beispiel 3. Dehydrierung von Dodecan mit
minimaler Isomerisierung:
-
Dodecan
wurde von der Aldrich Chemical Company erhalten und vor der Verarbeitung
unter Stickstoff gelagert. Die Zusammensetzung von Dodecan, ermittelt
durch Gaschromatographie, ist in Tabelle 5 angeführt. Tabelle 5
Dodecan
Zusammensetzung | Gew.-% |
Dodecan | 99,3 |
<C10-Kohlenwasserstoffe | <0,1 |
C10, C11, C13 und C14-Kohlenwasserstoffe | <0,6 |
>C14-Kohlenwasserstoffe | <0,1 |
Andere
C10-C14-Olefine | <0,1 |
-
Ein
Paraffindehydrierungskatalysator wurde gemäß Beispiel 1 (Katalysator A)
des
US-Patents Nr. 4,430,517 ,
Imai et al., mit dem Titel "Dehydrogenation
Process Using A Catalytic Composition" hergestellt. Der erhaltene Katalysator
umfasste 0,8 Gew.-% Platin, 0,5 Gew.-% Zinn, 2,7 Gew.-% Kalium und
1,3 Gew.-% Chlor auf einem gamma-Aluminiumoxid-Träger. Das
Atomverhältnis
von Kalium zu Platin für
diesen Katalysator betrug 16,8.
-
Der
Dehydrierungskatalysator wurde durch Lösen von im wesentlichen reinen
Aluminumpellets in einer Chlorwasserstoffsäure hergestellt. Eine Menge
an Zinnchlorid wurde zur erhaltenen Lösung zugesetzt, um eine Endzusammensetzung
mit 0,5 Gew.-% Zinn zu erhalten, und gerührt, um die Zinnkomponente
gleichmäßig überall im
Gemisch zu verteilen. Hexamethylentetraamin wurde zum resultierenden
Zinngemisch zugesetzt. Das resultierende Zinn-Amin-Gemisch wurde
so in ein Ölbad
getropft, dass kugelförmige
Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1/16 Inch
ausgebildet werden. Die Kugeln wurden gealtert, mit ammoniakalischer
Lösung
gewaschen, getrocknet und kalziniert, um ein kugelförmiges gamma-Aluminiumoxid-Trägermaterial
auszubilden. Die erhaltenen Kugeln enthielten etwa 0,5 Gew.-% Zinn
in Form von Zinnoxid. Die Herstellung von Aluminiumoxidträgermaterial
ist im
US-Patent Nr. 2,620,314 ,
Hoesktra, mit dem Titel "Spheroidal
Alumina" beschrieben.
-
Der
Zinn-Aluminiumoxid-Komposit wurde mit einer entionisierten Lösung von
Chlorplatinsäure
und Chlorwasserstoffsäure
(2 Gew.-%, bezogen auf das Aluminiumoxidgewicht) in einem Rotationstrockner
während
15 Minuten bei Raumtemperatur in Kontakt gebracht. Die verwendete
Menge an Chlorplatinsäure
war die Menge, die erforderlich war, um 0,8 Gew.-% Platin in den
Zinn-Aluminiumoxid-Komposit einzuführen. Die Lösung wurde anschließend erhitzt
und mit Stickstoff gespült,
um Wasser zu entfernen, was zu einem Platin-Chlor-Zinn-Aluminiumoxidkomposit
führte.
Das eingeführte
Chlor wurde durch Erhitzen des Platin-Chlor-Zinn-Aluminiumoxid-Komposits
auf 550°C
und Behandeln des Komposits mit einem Gemisch aus 50/50 Luft/80°C Dampf mit
einer stündlichen
Gasraumgeschwindigkeit (GHSV) von 300 h–1 entfernt.
Nach der Behandlung mit dem Luft/Dampf-Gemisch enthielt der Platin-Zinn-Aluminiumoxid-Komposit
weniger als 0,1 Gew.-% Chlor.
-
Der
Platin-Zinn-Aluminiumoxid-Komposit wurde mit einer Lösung von
Kaliumnitrat in entionisiertem Wasser in Kontakt gebracht. Die Menge
an verwendetem Kaliumnitrat war die Menge, die erforderlich war,
um 2,7 Gew.-% Kalium im Platin-Zinn-Aluminiumoxid-Komposit einzuführen. Das
Wasser wurde aus dem Platin-Zinn-Kalium-Aluminiumoxid-Komposit
durch Erhitzen des Komposits auf 100°C unter Spülung mit trockener Luft (1000
h–1 GHSV)
während
0,5 Stunden entfernt. Die Temperatur wurde auf 525°C erhöht und der
Platin-Zinn-Kalium-Aluminiumoxid-Komposit wurde mit einem Chlorwasserstoffstrom
(12 cm3/h, 0,9 M HCl) und einem Strom eines
Gemisches aus 50/50 Luft/80°C
Dampf (300 h–1 GHSV)
behandelt, um Chlor im Platin-Zinn-Kalium-Aluminiumoxid-Komposit einzuführen. Der
Platin-Zinn-Kalium-Chlor-Aluminiumoxid-Komposit wurde
bei 525°C
unter Spülung
mit trockener Luft (1000 h–1 GHSV) getrocknet.
Die erhaltenen Katalysatorkugeln besaßen einen durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von 1/16 Inch und wurden zerkleinert und vor dem
Testen zu Teilchen von 6 bis 20 Mesh klassiert.
-
Ein
Edelstahlrohr mit 1 Inch Außendurchmesser,
0,6 Inch Innendurchmesser und einer Länge von 26 Inch wurde als Isomerisierungsreaktor
verwendet. Ein Thermometerschacht erstreckte sich 20 Inch vom oberen
Ende des Edelstahlreaktorrohres. Um das Reaktorrohr zu beladen,
wurde das Reaktorrohr umgekehrt und ein Stück Glaswolle wurde die Wand
des Reaktorrohres hinuntergeführt, über den
Thermometerschacht und am Boden des Reaktorrohres positioniert,
um als Stopfen für
das Reaktorrohr zu dienen. Siliciumcarbid (20 Mesh) wurde bis zu
einer Tiefe von etwa 6 Inch in das Reaktorrohr zugesetzt. Ein zweites
Stück Glaswolle
wurde über
das Siliciumcarbid gelegt. Ein Gemisch aus 6,0 g Platin-Zinn-Aluminiumoxidkatalysatorteilchen
(6 bis 20 Mesh) und 45 g frischem Siliciumcarbid (60 bis 80 Mesh)
wurde in das Reaktorrohr in zwei Teilen zugesetzt. Die zweiteilige
Zugabe verteilte den Katalysator gleichmäßig im Reaktorrohr und führte zu
einem Katalysatorbett von etwa 10 Inch Länge. Ein drittes Stück Glaswolle
wurde auf die Oberseite des Katalysators im Reaktorrohr gelegt.
Siliciumcarbid (20 Mesh) wurde auf das dritte Stück Glaswolle geschichtet. Ein
viertes Stück Glaswolle
wurde über
das Siliciumcarbid gelegt, um als Stopfen für den Boden des Reaktorrohres
zu dienen. Um die Temperatur des Reaktors an verschiedenen Punkten
im Reaktorrohr zu überwachen,
wurde ein Mehrpunktthermoelement in den Thermometerschacht des Reaktorrohres
eingeführt.
Die Temperatur über
dem, unter dem und an drei verschiedenen Stellen im Katalysatorbett
wurde überwacht.
Das Reaktorrohr wurde umgekehrt und im Ofen installiert. Das Reaktorrohr
wurde mit Stickstoff gespült.
Das Reaktorrohr wurde unter einem Stickstoffstrom (250 Standardliter
pro Stunde) während
einer Dauer von vier Stunden auf eine Betriebstemperatur von 425°C er hitzt.
Nachdem die Temperatur von 425°C
erhalten worden war, wurde das Reaktorrohr bei der Betriebstemperatur
während
zusätzlicher
2 Stunden gehalten. Der Katalysator wurde durch Durchströmen mit
einem 1%-igen Gemisch von Schwefelwasserstoffgas in Wasserstoffgas
bei 425°C
während
5 Minuten durch das Reaktorrohr vorsulfidiert. Nach 5 Minuten wurde
der Durchfluss von Schwefelwasserstoff im Wasserstoffgas zu einem
Wasserstoffgasdurchfluss durch das Reaktorrohr geändert.
-
Nach
dem Vorsulfidieren des Katalysators wurde das Reaktorrohr bei 425°C während 8
Stunden gehalten. Nach 8 Stunden wurde der Druck des Reaktorrohrs
mit Wasserstoffgas auf 25 psig erhöht. Dodecan wurde durch das
Reaktorrohr mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 40 g/h bei einer
Wasserstoffdurchflussgeschwindigkeit von 125 Standardlitern pro
Stunde durchgepumpt. Nach 4 Stunden wurde der Durchfluss des Dodecanstroms
auf 80 g/h erhöht.
Nach Erhalt einer Durchflussgeschwindigkeit von 80 g/h wurde die
Reaktorrohrtemperatur auf 460°C
erhöht.
Im Reaktorrohr wurde alle 8 Stunden nach Erzielen der Betriebstemperatur
von 460°C
eine Probennahme vorgenommen.
-
Nach
24 Stunden betrug der Gewichtsprozentsatz an Dodecan 11,4 Gew.-%,
wie in Tabelle 6 gezeigt. Bei einer Temperatur von 479°C betrug
die Umwandlung von Dodecan zu Olefinen 16 Gew.-% nach 24 Stunden.
Von den gebildeten Olefinen waren 84 Gew.-% Monoolefine, 4,1 Gew.-%
waren aromatische Verbindungen und 7,5 Gew.-% waren Diolefine. Von
der Gesamtmenge der gebildeten Olefinen waren 6% verzweigt, ermittelt
durch das zuvor beschriebene
1H-NMR-Verfahren. Tabelle 6
Testergebnisse | Beispiel
3 |
Umwandlung
(Gew.-%) nach 24 Stunden Betrieb bei 460°C | 11,4 |
benötigte Temperatur
für 16
Gew.-% Umwandlung | 479°C |
Selektivität zu Monoolefinen
bei 16 Gew.-% Umwandlung | 84
Gew.-% |
Selektivität zu Aromaten
bei 16 Gew.-% Umwandlung | 4,1
Gew.-% |
Selektivität zu Diolefinen
bei 16 Gew.-% Umwandlung | 7,5
Gew.-% |
%
verzweigte C12-Olefine in den Gesamt-C12-Olefinen, (Gew.-%) | 6 |
-
Beispiel 4. Dehydrierung-Isomerisierung
von Dodecan:
-
Dodecan
wurde von der Aldrich Chemical Company erhalten und vor der Verarbeitung
unter Stickstoff gelagert. Die Zusammensetzung von Dodecan, ermittelt
durch Gaschromatographie, ist in Tabelle 5 gezeigt.
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Ein
Dehydrierungs-Isomerisierungs-Katalysator wurde auf die folgende
Weise hergestellt. Ammonium-Ferrierit (645 g) mit einem Glühverlust
von 5,4% und den folgenden Eigenschaften: Molverhältnis von
Siliciumoxid zu Aluminiumoxid von 62:1, spezifische Oberfläche von
369 m2/g (P/Po = 0,03), Sodagehalt von 480 ppm
und eine n-Hexan-Sorptionskapazität von 7,3 g pro 100 g Ammonium-Ferrierit
wurde in einen Lancaster-Mischer-Muller
eingebracht. CATAPAL® D-Aluminiumoxid (91 g),
welches einen Glühverlust
von 25,7% zeigte, wurde in den Muller zugesetzt. Während einem
Mulling während
5 Minuten wurden 152 ml entionisiertes Nasser dem Aluminiumoxid/Ammonium-Ferrierit-Gemisch zugesetzt.
Danach wurde ein Gemisch von 6,8 g Eisessigsäure, 7,0 g Zitronensäure und
152 ml entionisiertem Wasser langsam dem Aluminiumoxid/Ammonium-Ferrierit-Gemisch
im Muller zugesetzt, um das Aluminiumoxid zu peptisieren. Das erhaltene
Aluminiumoxid/Ammonium-Ferrierit-Säure-Gemisch wurde während 10
Minuten einem Mulling unterzogen. Nach einer Dauer von 15 Minuten
wurde ein Gemisch von 0,20 g Tetraaminpalladiumnitrat in 153 g entionisiertem
Wasser langsam dem dem Mulling unterzogenem Aluminiumoxid/Ammonium-Ferrierit-Säure-Gemisch
zugesetzt. Das entstehende Gemisch zeigte ein 90:10-Verhältnis von
Zeolith zu Aluminiumoxid und einen Glühverlust von 43,5%. Das Zeolith/Aluminiumoxid-Gemisch
wurde durch Extrudieren des Gemisches durch eine Edelstahl-Formplatte
(1/16'' Löcher) eines
2,25 Inch Bonnot-Extruders geformt.
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Sechs
Gramm des erhaltenen Zeolith/Aluminiumoxid-Gemisches wurden mit
einer wässrigen
Lösung von
Chlorplatinsäure
imprägniert,
um 0,8 Gew.-% Platin in dem 1/16 Inch-Extrudat einzuführen. Das
feuchte mit Zeolith/Aluminiumoxid-Platin imprägnierte Extrudat wurde bei
125°C während 2
Stunden im Luftstrom getrocknet. Die Temperatur wurde auf eine Maximaltemperatur
von 500°C
erhöht
und das imprägnierte
Zeolith/Aluminiumoxid-Platin-Extrudat
wurde kalziniert, um einen Dehydrierungs-Isomerisierungs-Katalysator zu erhalten.
Der kalzinierte Katalysator wurde zerkleinert und vor dem Testen
zu Teilchen von 6 bis 20 Mesh klassiert.
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Dodecan
wurde unter Verwendung des gleichen Reaktorrohrdesign, wie es im
Beispiel 3 beschrieben ist, dehydriert und isomerisiert. Eine Umwandlung
von 16,1 Gew.-% Dodecan zu den Olefinen wurde nach 24 Stunden bei
459°C beobachtet.
Wie in Tabelle 7 zusammengefasst, waren die ausgebildeten Olefine
zu 86 Gew.-% Monoolefine, zu 1,2 Gew.-% aromatische Verbindungen
und zu 6,8 Gew.-% Diolefine. Von der Gesamtmenge an ausgebildeten
Olefinen waren 86% verzweigt, ermittelt nach
1H-NMR. Tabelle 7
Testergebnisse | Beispiel
4 |
Umwandlung
(Gew.-%) nach 24 Stunden Betrieb bei 460°C | 16,1 |
Temperatur,
benötigt
für 16
Gew.-% Umwandlung | 459°C |
Selektivität zu Monoolefinen
bei 16 Gew.-% Umwandlung | 86
Gew.-% |
Selektivität zu Aromaten
bei 16 Gew.-% Umwandlung | 1,2
Gew.-% |
Selektivität zu Diolefinen
bei 16 Gew.-% Umwandlung | 6,8
Gew.-% |
%
verzweigte C12-Olefine in den gesamten C12-Olefinen (Gew.-%) | 86 |
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Beispiel 5. Dehydrierungs-Isomerisierungs-Katalysator
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Ein
Zeolithanteil eines Dehydrierungs-Isomerisierungs-Katalysators wurde
wie im Beispiel 4 beschrieben, hergestellt. Sechs Gramm des erhaltenen
Zeolith/Aluminiumoxid-Gemisches wurden mit einer wässrigen Lösung von
Tetraaminpalladiumnitrat imprägniert,
0,8 Gew.-% Palladium in die 1/16 Inch-Extrudate einzuführen.
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Das
feuchte imprägnierte
Zeolith/Aluminiumoxid-Palladium-Extrudat wurde bei 125°C während 2 Stunden
im Luftstrom getrocknet. Die Temperatur wurde auf eine Maximaltemperatur
von 500°C
erhöht
und das imprägnierte
Zeolith/Aluminiumoxid-Platin-Extrudat wurde kalziniert, um einen
Dehydrierungs-Isomerisierungs-Katalysator zu erhalten. Der kalzinierte
Katalysator wurde sorgfältig
zerkleinert und vor dem Testen zu Teilchen von 6 bis 20 Mesh klassiert.
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Beispiel 6. Dehydrierungs-Isomerisierungs-Katalysator:
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Ein
Dehydrierungs-Isomerisierungs-Katalysator wurde durch die für den Katalysator
D im
US-Patent Nr. 5,648,585 ,
Murray et al., mit dem Titel "Process
For Isomerizing Linear Olefins To Isoolefins" beschriebenen Verfahren hergestellt.
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Ammonium-Ferrierit
mit einem Molverhältnis
von Siliciumoxid zu Aluminiumoxid von 62:1, einer spezifischen Oberfläche von
369 m2/g (P/Po = 0,03), einem Sodagehalt
von 480 ppm Gewicht und einer n-Hexan-Sorptionskapazität von 7,3
g pro 100 g Zeolith wurde verwendet. Die Katalysatorkomponenten
wurden unter Verwendung eines Lancaster-Mischer-Mullers einem Mulling
unterzogen. Das dem Mulling unterzogene Katalysatormaterial wurde
unter Verwendung eines Bonnot-Stiftzylinder-Extruders extrudiert.
Das verwendete Bindemittel war CATAPAL® D-Aluminiumoxid
von Sasol. METHOCEL® F4M, Hydroxypropylmethylcellulose, von
der The Dow Chemical Company wurde als Extrusionshilfsmittel verwendet.
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Der
Lancaster-Mischer-Muller wurde mit 632 g Ammonium-Ferrierit (LOI von
3,4%) und 92 g CATAPAL® D-Aluminiumoxid (LOI
von 26,2%) beladen. Das Aluminiumoxid wurde mit dem Ferrierit während 5
Minuten vermischt, während
welcher Zeitspanne 156 ml entionisiertes Wasser zugesetzt wurden.
Ein Gemisch von 6,8 g Eisessigsäure
und 156 ml entionisiertem Wasser wurde langsam in den Muller zugesetzt,
um das Aluminiumoxid zu peptisieren. Das Gemisch wurde während 10
Minuten vermischt und einem Mulling unterzogen. Tetraaminplatinnitrat
und Tetraaminpalladiumnitrat wurden dem Mischer-Muller zugesetzt,
um einen Katalysator herzustellen, welcher 0,25 Gew.-% Palladium
und 0,55 Gew.-% Platin enthielt. 10 g METHOCEL® F4M
Hydroxypropylmethylcellulose wurden zugesetzt und das Zeolith/Aluminiumoxid-Gemisch
wurde während
zusätzlicher
15 Minuten einem Mulling unterzogen. Das Extrudat wurde in einen
Bonnot-Stiftzylinder-Extruder übergeführt und
unter Verwendung einer Edelstahl-Formplatte mit 1/16 Inch Löchern extrudiert.
Das Extrudat wurde bei 120°C
während
16 Stunden getrocknet und anschließend in Luft bei 500°C während 2
Stunden kalziniert. Der kalzinierte Katalysator wurde sorgfältig zerkleinert
und vor dem Testen zu Teilchen von 6 bis 20 Mesh klassiert.