DE854344C

DE854344C - Process for converting technical n-butane into isobutane

Info

Publication number: DE854344C
Application number: DEB6165D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr Bluemel; Friedrich Dr Vogel
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1943-05-06
Filing date: 1943-05-06
Publication date: 1952-11-04

Description

Verfahren zur Umwandlung von technischem n-Butan in Isobutan Es ist bekannt, claß man geradkettige Kohlen- tvasserstoffe, z. 13. it-Butan, durch Behandlung mit \ltiminiumlialogenicl. z.13. Aluminiumchlorid, ge- gebenenfalls unter Zusatz von trockenem Chlor- wasserstoff. in verzweigtkettige Kohlenwasserstoffe umwandeln kann. Dieses \"erfahren hat jedoch den Nachteil, daß (las :llttininiumhalogenid bei VerNven- (lting von technischen geradkettigen Kohlenwasser- Stoffen, die in der Regel geringe Mengen Olefine und andere Kohlenwasserstoffe, die mit Altiminiumhalo- genid flüssige Produkte bilden, enthalten, so stark verschmiert wird, daß es oft ausgewechselt werden rnuß. Die Abtrennung dieser unerwünschten Bei- inischungen ist aber schwierig. 1?s wurde min gefunden, daß bei der Herstellung voii lsohutan aus technischem n-13titan die kata- lvtische `Virksamkeit des Aluminiumhalogenids lange aufrecht erhalten werden kann, wenn.man dem eigentlichen Reaktionsraum eine Aluminiumhalogenidschicht vorschaltet. Dadurch wird erreicht, daß aus dem gasförmig zugeführten n-Butan Spuren von Olehnen, die zur Bildung flüssiger Produkte mit Aluminiumhalogenid befähigt sind, sowie von anderen störenden Verunreinigungen entfernt werden, so daß der Katalysator im Reaktionsraum durch das so gereinigte Butan nicht mehr verschmutzt werden kann.Process for converting technical n-butane into isobutane It is known that straight-chain carbon thydrogen, e.g. 13. it-butane, by treatment with \ ltiminiumlialogenicl. z.13. Aluminum chloride, if necessary with the addition of dry chlorine hydrogen. into branched chain hydrocarbons can convert. However, this \ "experienced the Disadvantage that (read: ammonium halide when using (According to technical straight-chain hydrocarbon Substances that are usually small amounts of olefins and other hydrocarbons associated with altiminium halo- genid liquid products form, contain, so strong is smeared that it will often be replaced nut. The separation of these undesirable mixing is difficult, however. 1? S was found to be in the manufacture of min voii lsohutan made of technical n-13titanium the cata- The biological effectiveness of the aluminum halide can be maintained for a long time if an aluminum halide layer is placed in front of the actual reaction space. This ensures that traces of olefins, which are capable of forming liquid products with aluminum halide, as well as other troublesome impurities are removed from the gaseous n-butane fed in, so that the catalyst in the reaction chamber can no longer be contaminated by the butane purified in this way .

Die vorzuschaltende Aluminiumhalogenidschicht kann man z. B. bei einem Reaktionsraum, in dem das Butan unten gasförmig eintritt, unterhalb der Katalvsatorschicht anordnen. Besonders vorteilhaft ist es, das zur Reinigung dienende Aluminiuinhalogeiiid in einem oder mehreren besonderen Gefäßen, die dem Reaktionsraum vorgeschaltet sind, unterzubringen. Die sich während des Betriebs bildende Flüssigkeit kann dabei aus den Gefäßen unten abgezogen werden. Ist das Aluminiumhalogenid in dem Vorreiniger verbraucht, so schaltet man auf einen mit frischem Aluminiumhalogenid beschickten Reiniger oder auf ein schon zur Isomerisierung benutztes Aluminiumhalogenid um.The upstream aluminum halide layer can be z. B. at one Reaction space in which the butane enters in gaseous form below, below the catalyst layer arrange. It is particularly advantageous to use the aluminum halide used for cleaning in one or more special vessels upstream of the reaction chamber, accommodate. The liquid that forms during operation can flow out can be pulled off at the bottom. Is the aluminum halide in the pre-cleaner used up, you switch to one charged with fresh aluminum halide Cleaner or to an aluminum halide already used for isomerization.

Die Temperaturen bei der Vorbehandlung des n-Butans mit Aluminiumhalogenid liegen in der Regel etwas unter der des Reaktionsraumes. Der Druck wird so eingestellt, daß bei der gewählten Temperatur, die vorteilhaft zwischen etwa 8o und 10o° liegt, keine Verflüssigung des n-Butans stattfindet. Als Halogenid verwendet man vor allem das Chlorid und Bromid des Aluminiums, vorteilhaft zusammen mit Trägern, z. B. aktiver Tonerde; gegebenenfalls kann man auch noch andere die Isomerisierung fördernde Katalysatoren zusetzen.The temperatures during the pretreatment of n-butane with aluminum halide are usually slightly below that of the reaction chamber. The pressure is set so that at the selected temperature, which is advantageously between about 8o and 10o °, no liquefaction of the n-butane takes place. The main halide used is the chloride and bromide of aluminum, advantageously together with supports, e.g. B. more active Clay; if appropriate, other isomerization-promoting catalysts can also be used to add.

Neben der erwähnten Reinigung des n-Butans, die dem Katalysator im Reaktionsraum eine lange Lebensdauer sichert, hat das Verfahren noch den Vorteil, daß jeweils nur so viel Halogenid aus dem Reaktionsraum verdampft, als der Temperatursteigerung in diesem Raum entspricht, da das n-Butan schon mit Aluminiumhalogenid gesättigt in den Reaktionsraum eintritt. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Temperatur im Reaktionsraum sich leichter regeln läßt, da ein erheblicher Teil der Reaktionswärme schon in den vorgeschalteten Gefäßen aufgenommen wird. Dies ist von besonderer Bedeutung, da der Katalysator schon gegen geringe Temperaturschwankungen sehr empfindlich ist, insbesondere dann, wenn er mit anderen Stoffen, z. B. aktiver Tonerde, verdünnt angewandt wird.In addition to the aforementioned purification of n-butane, which the catalyst in The reaction chamber ensures a long service life, the process still has the advantage of that in each case only as much halide evaporates from the reaction space as the increase in temperature in this space corresponds to the fact that the n-butane is already saturated with aluminum halide enters the reaction space. Another advantage of the process is that that the temperature in the reaction space can be regulated more easily, since a considerable one Part of the heat of reaction is already absorbed in the upstream vessels. this is of particular importance because the catalyst can withstand even small temperature fluctuations is very sensitive, especially when it is mixed with other substances, e.g. B. more active Clay is used in diluted form.

Wie bei der bekannten Isomerisierung kann man auch bei dem vorliegenden Verfahren während der Umsetzung noch trockenen Halogenwasserstoff zusetzen. Man erzielt dabei schon mit geringen Mengen Halogenwasserstoff eine starke und gleichbleibende Aktivierung, ohne daß es wie bei der bekannten Arbeitsweise wegen Nachlassens der Wirksamkeit des Katalysators notwendig wäre, den Halogenwasserstoffzusatz während der Umsetzung zu steigern. Beispiel In ein Druckgefäß von 3oo ccm Inhalt, in dem sich 200 ccm eines Gemisches aus 35 Gewichtsteilen reinem sublimiertem Aluminiumchlorid und 65 Gewichtsteilen aktivierter Tonerde befinden und dem ein Reiniger vorgeschaltet ist, der auf eisernen Füllkörpern 6o ccm stückiges Aluminiumchlorid enthält, leitet man stündlich unter einem Druck von 12 bis 13 at ioo ccm (flüssig gemessen) n-Butan gasförmig und 2 Volumprozent (bezogen auf Butan) Chlorwasserstoff ein. Das Gas verläßt den Reiniger mit etwa 9o° und tritt mit dieser Temperatur in das Reaktionsgefäß ein, in dem es sich auf 95 bis 96° erwärmt.As in the known isomerization, dry hydrogen halide can still be added in the present process during the reaction. Even with small amounts of hydrogen halide, a strong and constant activation is achieved without it being necessary, as in the known procedure, because of a decrease in the effectiveness of the catalyst, to increase the addition of hydrogen halide during the reaction. Example Into a pressure vessel with a capacity of 300 ccm, in which there is 200 ccm of a mixture of 35 parts by weight of pure sublimed aluminum chloride and 65 parts by weight of activated alumina, and which is preceded by a cleaner containing 60 ccm of aluminum chloride in lump form on iron fillings, is passed hourly under a Pressure of 12 to 13 at 100 ccm (measured in liquid form) n-butane in gaseous form and 2 percent by volume (based on butane) hydrogen chloride. The gas leaves the cleaner at about 90 ° and enters the reaction vessel at this temperature, where it is heated to 95 to 96 °.

Bezogen auf eingebrachtes n-Butan erhält man 65 % Isobutan. Nach iotägigerBenutzung des Katalysators wird noch die gleiche Ausbeute erzielt; der Katalysator ist äußerlich unverändert.Based on the n-butane introduced, 65% isobutane is obtained. After 10 days of use of the catalyst the same yield is achieved; the catalyst is external unchanged.

Arbeitet man dagegen unter sonst gleichen Bedingungen ohne Vorreinigung, so beträgt die Ausbeute an Isobutan, bezogen auf eingebrachtes n-Butan, am ersten Tag nur 6o % und ist nach io Tagen auf etwa 43 % gesunken. Der Katalysator ist nach dieser Zeit stark verschmiert und das Aluminiumchlorid weitgehend verbraucht.If, on the other hand, you work under otherwise identical conditions without pre-cleaning, the isobutane yield, based on the n-butane introduced, is the first Day only 60% and after 10 days it has dropped to about 43%. The catalyst is after this time heavily smeared and the aluminum chloride largely consumed.

Claims

PATENT CLAIM: Process for converting technical n-butane into Isobutane by the action of aluminum halide under pressure and in the heat, thereby characterized in that an exchangeable layer of aluminum halide is added to the catalyst upstream.