DE845502C - Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen

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DE845502C
DE845502C DEM3969D DEM0003969D DE845502C DE 845502 C DE845502 C DE 845502C DE M3969 D DEM3969 D DE M3969D DE M0003969 D DEM0003969 D DE M0003969D DE 845502 C DE845502 C DE 845502C
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DE
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DEM3969D
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Hans-Werner Dr Gross
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C10G2/33Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used
    • C10G2/331Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used containing group VIII-metals
    • C10G2/332Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used containing group VIII-metals of the iron-group

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen lSei der Synthese von Kohlenwasserstoffen und gegebenenfalls sauerstoffhaltigen organischen Ver-I)indungen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff enthaltenden Gasen hat man schon Eisenkatalysatoren verwendet die durch Schmelzen. Rösten, Sintern oder Fällen hergestellt wurden. Schmelzkontakte werden beispielsweise gewonnen durch Schmelzen von Eisenoxyduloxyd mit Alkalien und schwer reduzierbaren Oxyden, wie Uranoxid. Für Sinterkontakte werden die gleichen oder ähnliche Ausgangsstoffe verwendet. Durch hlischung der Bestandteile oder durch Fällung aus Lösungen und nachfolgendes Pressen der Gemische oder Niederschläge werden Formlinge hergestellt, die dann durch Erhitzen bis in die Nähe der Schmelztemperatur gesintert werlein. I)iese Kontakte werden nach vorheriger Reduktion mit reduzierend wirkenden Gasen bei erhöhter Temperatur in Betrieb genommen. Von den genannten 4 Gruppen sind die Fällungskatalysatoren im allgemeinen als die höher aktiven anzusehen.
  • Sie sind daher schon bei hesonders niedriger Temperitur wirksam und liefern hohe Ausbeuten an Benzin, höhersiedenden Olen und insbesolldere Paraffin. I)ie Fällungskontakte, von weichen die Erfindung ausgeht, werden gewöhnlich aus l.ösungen mittels alkalisch reagierenden Lösungen, z. B. mit Ätzkali. Pottasche oder Soda gefällt. Die Fällung geschieht zweckmäßig derart, daß dabei der Katalysator auf pulvrigen Trägersubstanzen. wie Kieselgur, niedergeschlagen wird. Zur Verbesserung der Wirkung enthält er häufig Aktivatoren, z. B.
  • Aluminiumoxyd, Thoriumoxyd, seltene Erden und andere schwer reduzierbare Oxyde oder Carbonate.
  • Vielfach sind in diesen Kontakten auch Kupfer, Nickel oder Kobalt in größeren oder kleineren Mengen anwesend. Bisher mußte man bei Verwendung von Kontakten dieser Art Reaktionstemperaturen von 240 bis 3000 anwenden. Die Anwendung tieferer Temperaturen war auch bei erhöhten das drücken nicht möglich, wenn bei technisch brauchbaren Gasdurchsätzen auf weitgehende Gasumsetzung und damit auf hohe Ausbeute hingearbeitet werden sollte.
  • Bezüglich des chemischen Zustands, in welchem diese Fällungskontakte zur Wirkung gebracht werden sollten, bestand früher ausschließlich die Auffassung, daß eine möglichst vollständige Reduktion zu metallischem Eisen erwünscht sei. Zu diesem Zweck wurden entweder sehr große Wasserstoffmengen oder hohe Reduktionstemperaturen oder beide Mittel verwendet. Neuerdings wurde der Vorschlag gemacht, Eisenfällungskontakte in nichtmetallischem Zustand, z. B. als Ferrioxyd, in Betrieb zu nehmen. Man stellte sich dabei vor, daß eine gewisse Formierung der inneren Oberfläche des Kontakts im Kontaktofen vor dem eigentlichen Beginn der Katalyse einträte, wodurch dann nachfolgend die Hydrierung des Kohlenoxyds ausgelöst würde.
  • Nach der Erfindung werden Eisenkontakte von bisher unerreichter Aktivität verwendet, die erhalten werden, indem man Fällungskatalysatoren der ohengenannten Art vor Inbetriebnahme mit wasserstoffhaltigen Gasen oder Dämpfen unter solchen Bedingungen reduziert, daß das Eisen praktisch ausschließlich als metallisches Eisen und Eisenoxydul vorliegt. Der Gehalt des fertigen Katalysators an metallischem Eisen soll 50 bis 90 %, vorteilhaft 50 bis 70 °/o, bezogen auf Gesamteisen, betragen. Der Gehalt an dreiwertigem Eisen soll möglichst niedrig sein, vorteilhaft zwischen 3 und 0,3 O/o. Die Reduktionstemperaturen liegen zwischen ungefähr 300 und 400°. Bei niedrigeren Temperaturen, z. B. 2500, geht die Reduktion nur sehr langsam vor sich, so daß die Herstellung des Katalysators unter Verwendung so niedriger Temperaturen unwirtschaftlich wird. Bei höheren Temperaturen, z. B. 5000, könnnen schon Schädigungen des Katalysators auftreten.
  • Mit den erfindungsgemäßen Katalysatoren erzielt maii sehr gute Ergebnisse, wenn sie auf einer pulvrigen Trägermasse, insbesondere Kieselgur, niedergeschlagen sind. Zweckmäßig wird eine Kieselgur verwendet, die durch Alkalivorbehandlung an ihre Oberfläche angeätzt wurde. Der Kieselgurgehalt wird zweckmäßig auf 10 bis 70 % vom Gesamtgewicht der Kontaktmasse bemessen. Bei Verwendung der kleinen Kieselgurmengen im Rahmen dieses Bereichs können besonders hohe Paraffinausbeuten erhalten werden. Bei Anwendung größerer Kieselgurmengen und entsprechend erhöhter Temperatur lassen sich große Ausbeuten an klopffestem Benzin erzielen.
  • I)ie N'er'vendung der Kontaktmasse kann z. n. in pulvriger Form und in flüssiger Phase geschehen.
  • Die Verwendung der Kontaktmasse in derGasphase erfolgt in Körnern von 2 bis 5 mm in Kontaktöfen zwischen eng beieinanderliegenden, auf konstanter Temperatur gehaltenen Kühlelementen und liefert sehr gute Ergebnisse.
  • Durch Anwendung der erwähnten Kontaktöfen bei Reaktionsdrücken zwischen 5 und 25 at, ferner durch Anwendung von Synthesegasen, die Kohlenoxyd und Wasserstoff etwa im Verhältnis 1 :1 enthalteh, wie Wassergas, ferner durch Führung der Reaktionsgase in an sich hekannter Weise im Kreislauf uiid mit einer Gasbeaufschlagung mit frischem Synthesegas in Mengen von weniger als 300 Normallitern je Stunde und Liter eingesetzte Kontaktmasse, wird es möglich, verhältnismäßig niedrige Betriebstemperaturen von etwa I80 bis 2200 einzuhalten, bei denen bisher nur Kobaltkontakte brauchbare Ergebnisse lieferten. Dabei ist die Ausbeute bei besserer Klopffestigkeit des erzeugten Benzins größer als mit Kobaltkontakten Beispiele 1. 240 kg Eisennitrat mit 9 Kristallwasser, 6,4kg Kupfernitrat mit 3 Kristallwasser und 22 kg Aluminiumnitrat mit g Kristallwasser werden zu I cl>m Flüssigkeit in Wasser heiß oder kalt gelöst. Die zum Sieden erhitzte Lösung der Nitrate wird unter starkem Rühren in eiiie ebenfalls siedend heiße Aufschlämmung angeätzter Kieselgur möglichst schnell hineingegeben. Diese Auschlämmung wird folgendermaßen hergestellt: 133 kg Ätzkali werden in Wasser zu 1 cbm Flüssigkeit gelöst und zum Sieden erhitzt. Dann werden 40 kg Kieselgur eingerührt und in der Lauge 2 bis 3 Minuten gekocht. Darauf wird, wie oben angegeben, von der Nitratlösung in die kieselgurhaltigc Alkalilösung so viel eingerührt, bis der pH-Wert am Ende der Fällung etwa 9,2 beträgt. Nach beendeter Fällung wird der Kontaktschlamm sofort filtriert und zweimal mit je 8001 heißem Wasser gewaschen. Der Schlamm wird in bekannter Weise in einer Strangpresse zu Fäden gcformt, die unter allmählicher Temperatursteigerutin auf etwa I200 getrocknet werden. Anschließend werden die getrockneten Fäden zu Körnern gebrochen. Diese werden 40 Minutell lang bei 3800 mit ioooocbm Wasserstoff je Stunde reduziert. Die so hergestellte Kontaktmasse läßt man unter Kohlensäure erkalten; sie ist dann zur Verwendung fertig. Ä4an erhält aus obigen Mengen 85 kg fertige Nasse, in der 51,3 0/o des Eisens als Metall, 46,5 0/o als Ferrooxyd und 2.2 0/0 als Ferrioxyd enthalten sind.
  • 460 kg (etwa I000 1) dieser Kontaktmasse wurden in einen Kontaktofen mit eng beieinanderliegenden Kühlelementen von 1 chin Kontaktinhalt eingefüllt.
  • Der Abstand der Kühlelemente betrug 7 mm, die Kontaktschütthöhe 2 m. Der Ofen wurde bei 12 at in kaltem Zustand mit 100 Normalkubikmetern je Stunde in bekannter Weise gereinigtem Wassergas beaufschlagt. Gleichzeitig erfolgte eine allmähliche Aufheizung bis auf 2200, wobei die Reaktion voll einsetzte. Die Ofenaustrittgase wurden durch eine Vorlage zur Abscheidung des Paraffingatsches und anschließend in eine Kondensationseinrichtung geleitet, in der sich höhersiedende Ole und Reaktionswasser abschieden. Beim Austritt aus der Kondensationsanlage verzweigte sich der Gasstrom. Ein Teil (49 cbm je Stunde) ging über eine Aktivkohleanlage zur Herausnahme von Benzin und gasförmigen, leicht kondensierbaren Kohlenwasserstoffen.
  • Der andere Teil wurde über ein Kreislaufgebläse in die Kontakteintrittsleitung zurückgeführt. Die Kreislaufgasmenge betrug 250 Normalkubikmeter je Stunde. l)ie Zusammensetzungen des Frischgases einerseits und des Restgases nach Austritt aus der Aktivkohlenanlage andererseits waren folgende: Eintrittsgas Restgas CO2......................... 3.5% 33 ° CoH,n ...................... O 0,5 O2 .......................... 0,1 0,2 CO.......................... 39 19 H2 -- H 50 25 CH4......................... 0,2 3,5 N2 .......................... 7,2 18,8 l)er Kontaktofen lieferte eine Ausbeute von I30 g flüssigen ull(l festen Kohlenwasserstoffen, die geringe Mengen sauerstoffhaltige organische Verbindungeit enthalten. berechnet auf den Normalkubikmeter inertfreies Ausgangswassergas. Die erhaltezeit Reaktionsprodukte bestanden zu 21 Gewichtsprozent aus weißem Paraffin über 3200 siedend, 27% höhersiedendem Öl 200 bis 300° siedend, 520/0 Benzin bis zu 200° siedend. Das Benzin hatte eine Dichte von 0,75 und eine Octanzahl von 70.
  • )urcll Nachschalten einer zweiten Reaktionsstufe zwecks ufarbeitung des Restgases in einem ähnlich ausgestalteten Kontaktofen ließen sich nochmals log Benzin. höhersiedendes Öl und Paraffin erzeugen. I)ie Gesamtausbeute betrug also 148 g je Normlakubikmeter inertfreies Wassergas. Nach fünfmonatigen Betrieb hatte die Leistung der Kontaktitiasse noch iticht wesentlich nachgelassen, was einen außerordentlich guten Erfolg darstellt.
  • 2. 500 kg voll der im wesentlichen aus gefälltem Eisenliydroxyd l)estehenden, in der Aluminiumindustrie als Nebenprodukt anfallenden, sog. Lautamasse wurden mit einer Kupferacetatlösung imprägniert, welche 15 kg Kupfer enthielt. Anschließend wurde die Masse mit Kaliumsilicatlösung, welche 100 kg Silicat enthielt, verklletet, geformt und bei 100° getrocknet. Der gekörnte Rohkontakt wurde bei 400 mit lOooo chm Wasserstoff je Stunde und Kubikmeter Kontaktmasse so lange reduziert, bis 55 % des in der Masse enthaltenen Eisens als Metall, der Rest vorwiegend als Oxydul vorlagen. Der fertig reduzierte Kontakt wurde unter Kohlensäureschutz erkalten gelassen und in einen Kontaktofen gemäß Beispiel 1 eingefüllt. Bei den in Beispiel I genannten Betriebsbedingungen arbeitet der Kontakt einstufig bei 20 at Druck und einer Reaktionstemperatur von 2360 mit einer konstanten Ausbeute von 133 g je Normalkubikmeter inertfreis Wassergas.
  • Das erzeugnis setzt sich zusammen asu 18% Praffin, 28% höhersiedendem Öl und 54% klopffestem Benzin.
  • PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoff und gegebenenfalls sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen durch Kohlenoxydhydrierung über gefällten und reduzierteil Eisenkontakten in Kotitaktöfen mit eng @eieinanderliegenden, auf konstanter Temperatur gehaltenen Kühlelementen, wobei zweckmäßig unter Druck und gegebenenfalls mit Kreislaufführung der Gase gearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenkatalysatoren verwendet werden, die mit Wasserstoff enthaltenden Gasen oder Dämpfen bei etwa 300 bis 4000 nur so lange reduziert wurden, Itis das Eisen zu 50 l>is 90 als Nletall und der Rest in der Hauptsache als l'errooxyd vorliegt.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß Katalysatoren verwendet werden mit einem Gehalt att dreiwertigent Eisen zwischen 3 und 0.3%.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2. tladurch gekennzeichnet, daß Katalysatoren verwendet werden, die Kupfer, Aluminiumoxyd und Alkalien enthalten.
    4. Verfahren nach Anspruch I l)is 3, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenkatalysatoren verwendet werden mit Kieselgur als Trägermasse, die vorher durch Alkalibehandlung angeätzt wurde.
    Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 832 302; Zeitschrift für Angewandte Chemie, Bd. 43 (1930), S. 435/6; Journal of The Soc. of Chemical Industry, Japan.
    Suplemental Binding, Bd. 42 (1939). S. 107 B bis 117 B.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE923008C (de) * 1941-08-05 1955-01-31 Basf Ag Verfahren zur Herstellung dichter Eisenkatalysatoren fuer die Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff
DE933985C (de) * 1941-09-26 1955-10-06 Basf Ag Verfahren zur Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE832302C (de) * 1950-03-26 1952-02-21 Wilhelm Scheidt Maschinenfabri Schienennagel

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