DE736977C - Verfahren zur Herstellung von alkalisiereten Eisenkatalysatoren fuer die Hydrierung von Kohlenoxyd unter erhoehtem Druck - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von alkalisiereten Eisenkatalysatoren fuer die Hydrierung von Kohlenoxyd unter erhoehtem Druck

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DE736977C
DE736977C DEM142355D DEM0142355D DE736977C DE 736977 C DE736977 C DE 736977C DE M142355 D DEM142355 D DE M142355D DE M0142355 D DEM0142355 D DE M0142355D DE 736977 C DE736977 C DE 736977C
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DE
Germany
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iron
nitrates
hydrogenation
catalyst
reduction
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Expired
Application number
DEM142355D
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English (en)
Inventor
Dr Hans-Werner Gross
Dr Wilhelm Herbert
Dr Alice Schall
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GEA Group AG
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/78Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with alkali- or alkaline earth metals

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von alkalisierten Eisenkatalysatoren für die Hydrierung von Kohlenoxyd unter erhöhtem Druck Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung alkalisierter Eisenkatalysatoren für die Druckhydrierung von Kohlenmonoxyd zu olefinischen und paraffinischen Kohlenwasserstoffen. Für die Kohlenoxydhydrierung bei normalem und überatmosphärischem Druck sind bereits zahlreiche Katalysatoren bekanntgeworden, die außer Eisen aktivierend wirkende Metalle (z. B. Kupfer) neben oxydischen Aktivatoren, z. B. Thoriumoxyd und Alkali, enthalten.
  • Auch ist bekannt, derartige Eisenkatalysatoren durch Zersetzung von Eisennitrat zusammen mit Nitraten anderer Metalle zu erzeugen, deren Oxyde schwer oder leicht reduzierbar sind, wobei in die geschmolzenen Nitrate ein Trägerstoff, beispielsweise Kieselgur oder Bimsstein, eingeführt wird und die Zersetzung bei Temperaturen von 600 bis I000° und darüber erfolgt. Darauf folgt die Reduktion des entstandenen Oxydgemisches mit Wasserstoff bei Temperaturen von etwa 250 bis 4000.
  • Man hat ferner vorgeschlagen, die Wärmezersetzung von Nitraten, gegebenenfalls unter gleichzeitiger reduzierender Behandlung der Katalysatoren bei hohen Temperaturen über 6000, erforderlichenfalls bei I000° vorzunehmen (Brit. Pat. 473 932).
  • Nach einem anderen bekannten Verfahren wird die vollständige Oxydation von Eisen in Ferro-Ferrioxyd bei hoher Temperatur in einem kräftigen Sauerstoffstrom vorgenommen, so daß das Ferro-Ferrioxyd zusammen mit den Aktivatoren in geschmolzenem Zustand vorliegt. Die nachfolgende Reduktion soll bei diesem Verfahren (Brit. Patentschrift 465 668) alsdann zwischen 450 und 8500, gegebenenfalls bei erhöhtem Druck bei Temperaturen über 4000, durchgeführt werden.
  • Während man bei Pulverkontakten und vielen anderen Katalysatoren keinen Einfluß der Glühtemperatur und der Glühdauer auf die Aktivität der Kontakte feststellen konnte, werden aus Nitraten durch thermische Zersetzung gewonnene Eisenkupferkontakte auf Stuttgarter Masse weniger wirlisam, wenn sie bei der Herstellung zu lange oder auf zu hohe Temperaturen erhitzt wurden. Der Grund hierfür wurde in einer Sililsatbildung gesehen. Man hat deshalb die Nitratzersetzung bei möglichst niedriger Temperatur bis zu etwa 2200 durchgeführt, die fortgesetzt wurde, bis die Entwicklung von nitrosen Gasen aufhörte.
  • Es war nicht einmal nötig, allen Stickstoff in Form von Stickoxyden auszutreiben. Der verbleibende Sticlistoff wurde bei der an--schließenden Reduktion des Kontaktes mit Wassergas abgegeben.
  • Diese Katalysatoren sind jedoch wenig wirksam, oder es läßt ihre Aktivität während der Synthese zu schnell nach. Auch wurde an ihnen außer den erwünschten höheren Kohleuwasserstoffen ziemlich viel Methan gebildet. Man hat ihnen deshalb in der Praxis die bekannten Kobalikatalysatoren vorgezogen, obwohl diese in der Anschaffung teurer waren.
  • Es wurde nun gefunden, daß Eisenzersetzungskatalysatoren für die katalytische Umwandlung liohlenoxyd- und wasserstoffhaltiger Gase zu flüssigen Kohlenwasserstoffen hohe Ausbeuten ergeben, wenn diese so hergestellt werden, daß nach einer unvollständigen thermischen Zersetzung der Ausgangssalze die Reduktion unter Anwendung von Reduktionstemperatnren unterhalb 4000, zweckmäßig unter 3000, in der Weise erfolgt, daß im fertigen Katalysator weniger als 400/0, vorteilhaft 5 bis I5°-/on der theoretisch oxydierbaren Eisenmenge als metallisches Eisen vorliegen.
  • Die teilweise Zersetzung der für die Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators verwendeten Nitrate erfolgt in an sich bekannter Weise bei Temperaturen unterhalb 5000, vorzugsweise unterhalb 4000, unter Anwendung von die Zersetzung fördernder Bedingungen, wie Überleiten von Luft oder ähnlich wirkenden Gasen, so daß nach Beendigung der Zersetzung der Gehalt an Sticlistoff, berechnet als NOs, unter 15 01o, vorteilhaft zwisdien 5 und 9°j0, berechnet auf den Eisenanteil im Katalysator, beträgt. Vorteilhaft liegt die Zersetzungstemperatur bei etwa 3200. Die Zersetzung wird dadurch gefördert, daß möglichst große Gasmengen (Luft, Stickstoff oder Sauerstoff) während der Erhitzung über oder zweckmäßig durch den Katalysator geleitet werden, damit die entstehenden nitrosen Gase schnell von dem Katalysator entfernt werden. Gegebenenfalls kann die Zersetzung auch durch Erhitzung in einem genügend großen, unter Vakuum gesetzten Eehälter durchgeführt werden. Es ist nicht zwecl;mäßig, die Erhitzung lange auszudehnen. Die Dauer der Erhitzung soll vielmehr zweckmäßig auf 20 Alinuten oder darunter beschränkt bleiben, xvie im übrigen aus den Ausführungsbeispielen zu ersehen ist. Die Zeitdauer ist gerechnet von Anbeginn der Erhitzung der vorher bei 100 bis 1500 getrockneten Katalysatormasse. Die an die Trocknung anschließende Zersetzung des Katalysators kann zweckmäßig mit dieser in einem Arbeitsgang erfolgen, wobei man die Zersetzung mit Hilfe von heißen Gasen (Luft) ausführt, die durch die Katalysatormasse von unten hindurdlgedrückt werden.
  • Beispielsweise wird die Trocknung und Zersetzung durch Zerstäubungstrockiiuiig (z. 13. in denbekannten Iirause-Apparaten) bei 300 bis 4000 durchgeführt, worauf das Katalysatorpulver gekörnt wird.
  • Die Alkalisierung des Katalysators erfolgt in an sich bekannter Weise entweder vor oder nach der Zersetzung der Katalysatormasse, z.B. durch Zugabe von Alkalihydroxyden, Karbonaten oder Nitraten.
  • Die Reduktion der gegebenenfalls vorher in bekannter Weise zerkleinerten Katalysatormasse wird bereits abgebrochen, solange noch weniger als 40 O/o, vorteilhaft 5 bis I50/o, der theoretisch reduzierbaren Eisenmengen als metallisches Eisen vorliegen. Es wird also nach der Erfindung nur ein Bruchteil der Eisenoxyde zu metallischem Eisen reduziert, während der nichtreduzierte Eisenanteil im wesentlichen als ein Gemisch von niederen Oxyden vorliegt. Dabei ist es vorteilhaft, mit einem großen Wasserstoffüberschuß, z. B. dem I0- bis 100 fachen, zu arbeiten.
  • An sich ist es bekannt, Eisenkatalysatoren bei möglichst niedrigen Temperaturen zu reduzieren. Damit allein erreicht man aber noch keineswegs die erfindungsgemäß angestrebten Wirkungen.
  • Um die Bedingungen, unter denen der Katalysator nach der Erfindung im einzelnen hergestellt werden soll, eindeutig klarzustellen, seien nachstehend zwei Ausführungsbeispiele gegeben, wobei die Wahl zwischen nicht oder schwer reduzierbaren Oxyden als Aktivatoren in beliebiger Weise geändert werden kann.
  • Beispiel I Zur Herstellung eines Kontaktes, bestehend aus: 100 Teilen Fe, 25 Teilen Cu. 5 Teilen Th O Teilen K2O und I60 Teilen Kieselgur, werden die dem Metallgehalt entsprechenden kristallwasserhaltigen Nitratmengen geschmolzen, die angegebene Menge Kieselgur eingerührt und die zähflüssige Masse in dünner Schicht (3 mm) bis zum Trocknen erhitzt (1500). Nach dem Zerkleinern erfolgt die Zersetzung der Körner innerhalb 15 Minuten, wobei eine Endtemperatur von 3S00 erreicht wird. Zur besseren Abtrennung der nitrosen Gase wird bei der Zersetzung mittels eines Gebläses Luft über den Kontakt geleitet, der beständig umgewälzt wird. Der Stickstoffgehalt, als NO3 berechnet, bezogen auf die leicht reduzierbaren Metalle, beträgt 5,5 ovo und, auf den Eisengehalt berechnet, 6,90/0. Anschließend erfolgt eine Behandlung mit reduzierenden Gasen bei 200 bis 2500, wobei der Gasdurchsatz das 20fach des zur vollständigen Reduktion theoretisch notwendigen Wasserstoffs beträgt, wobei 8°/o metallisches Eisen, bezogen auf Gesamteisen, entstehen. Beim Überleiten eines go°/Oigen Synthesegasgemisches, welches CO : H2 im Verhältnis 2 : 1 enthält, bei 2500 und einem Druck von 35 ata in einer Menge von I Normalliter je Gramm Eisen in der Katalysatormasse und Stunde ergibt ein derartig hergestellter Katalysator eine Ausbeute von I60 g festen und flüssigen Kohlenwasserstoffen je Normalkubikmeter Idealgas, d. h. inertfreies Gas, bestehend aus 48 01o Paraffin, 200/0 höher siedenden Ölen, 320/0 Benzin.
  • Beispiel 2 Nach obiger Vorschrift wird ein Kontakt hergestellt, der auf 100 Teile Eisen 7 Teile metallisches Eisen, 7 Teile Cu, zo Teile Al2O3, 7 Teile K2O und 85 Teile Kieselgur enthält.
  • Mit dem obigen Synthesegas reagiert der Katalysator bei 2600 und einem Druck von 35 ata unter Bildung von I50 g flüssigen Kohlenwasserstoffen je Normalkubikmeter Idealgas, bestehend aus 550/, Paraffin, In01, höher siedenden Ölen, 260/0 Benzin.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung alkalisierter Eisenkatalysatoren für die Hydrierung von Kohlenoxyd unter erhöhtem Druck und bei Temperaturen zwischen 200 und 3000 zu Kohlenwasserstoffen durch Erhitzen von Eisennitraten mit geringeren Mengen von Nitraten aktivierend wirkender Metalle gegebenenfalls zusammen mit Trägerstoffen, insbesondere Kieselgur, wobei der Stickstoff der Nitrate, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Zuführung von Gasen, wie Luft, nur teilweise ausgetrieben wird, und anschließender Reduktion des Katalysators mit Wasserstoff enthaltenden Gasen bei Temperaturen unter 4000, zweckmäßig unterhalb 3000, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenkatalysatoren nur so weit reduziert werden, daß im fertigen Katalysator weniger als 40 Olo, vorteilhaft 5 bis 10 0/,, der theoretisch reduzierbaren Eisenmenge als metallisches Eisen vorliegen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion mit mehr als der Iofachen, vorteilhaft mit der 20flachen Menge der zur theoretisch vollständigen Reduktion der Metalloxyde erforderlichen Wasserstoffmenge erfolgt.
DEM142355D 1938-07-24 1938-07-24 Verfahren zur Herstellung von alkalisiereten Eisenkatalysatoren fuer die Hydrierung von Kohlenoxyd unter erhoehtem Druck Expired DE736977C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE907648C (de) * 1943-08-22 1954-03-29 Rheinpreussen Ag Verfahren zur Herstellung von vorwiegend oberhalb 290íÒ siedenden Kohlenwasserstoffen durch Kohlenoxydhydrierung
DE923008C (de) * 1941-08-05 1955-01-31 Basf Ag Verfahren zur Herstellung dichter Eisenkatalysatoren fuer die Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff
DE923127C (de) * 1950-03-25 1955-02-03 Ruhrchemie Ag Verfahren zur Gewinnung von Kohlenoxydhydrierungsprodukten mit einem Gehalt an sauerstoffhaltigen Verbindungen
DE974811C (de) * 1951-04-13 1961-05-04 Ruhrchemie Ag Verfahren zur Herstellung von Kohlenoxydhydrierungsprodukten mit hohem Gehalt an sauerstoffhaltigen Verbindungen

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DE923127C (de) * 1950-03-25 1955-02-03 Ruhrchemie Ag Verfahren zur Gewinnung von Kohlenoxydhydrierungsprodukten mit einem Gehalt an sauerstoffhaltigen Verbindungen
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