DE881496C - Verfahren zur Umwandlung hoehersiedender Kohlenwasserstoffe in niedrigersiedende - Google Patents

Verfahren zur Umwandlung hoehersiedender Kohlenwasserstoffe in niedrigersiedende

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DE881496C
DE881496C DEST2396D DEST002396D DE881496C DE 881496 C DE881496 C DE 881496C DE ST2396 D DEST2396 D DE ST2396D DE ST002396 D DEST002396 D DE ST002396D DE 881496 C DE881496 C DE 881496C
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boiling
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chloride
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DEST2396D
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Franz Dr Fischer
Wilhelm Dr Gilfert
Herbert Dr Koch
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STUDIEN und VERWERTUNGS GES M
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STUDIEN und VERWERTUNGS GES M
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    • 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
    • C10G47/00Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions
    • C10G47/02Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions characterised by the catalyst used
    • C10G47/08Halides

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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Umwandlung höhersiedender Kohlenwasserstoffe in niedrigersiedende Für die Umwandlung höhersiedender Kohlenwasserstoffe bzw. diese enthaltender Ölfraktionen in niedrigersiedende ist die Verwendung von wasserfreiein Aluminiumehlorid als Katalysator schon lange bekannt. Das Aluminiumchlorid bewirkt, wenn es zusammen mit Ölfraktionen der verschiedensten Art erhitzt wird, die Bildung, leichtflüssiger wasserstoff reicher Spaltstücke, während gleichzeit- ein Teil des angewandten Kohlenwasserstoffmaterials an Wasserstoff verarmt und als ungesättigtes Produkt mit dem Katalysator weiterreagiert. Bei der üblichen Spaltung von Ülen durch gemeinsames Erhitzen mit Aluiiiiiiiunichlorid läßt es sich daher nicht vermeiden, daß sich nach verhältnismäßig kurzer Zeit koksartige Ilassen abscheiden und damit die Aktivität des Katalysators aufgehoben wird (vgl. E. Sedlaczek, Die, Krackverfahren unter Anwendung von Druck, Berlin 1929" S. 256 bis 271). Eine Ausbeute von rund 7o'/o an Spaltbenzin ist bei dieser Arbeitsweise als sehr günstig anzusehen, die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen bei 300" und darüber (vgl. C. Ellis, The chemistry of petroleum derivatives, New York, Bd. 1, 1934, S. 1'90 bis 19#3, Bd. 2, 1937, S. ig5 bis 198).
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Einwirkung des Aluminiumchlorids auf die Kohlenwasserstofföle unter Druck in Gegenwart von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasen durchzuführen. So wird in der amerikanischen Patentschrift 1954 43 1 ein Verfahren beschrieben, um hochsiedende Kohlenwasserstofföle in Gegenwart einer Aluminiumchlorid-Kohlenwasserstoffverbindung als Katalysator hydrierend zu spalten. Als besonders geeignet wird dabei ein Temperaturbereich zwischen 480 und 56c" und ein Druck von 21o. bis 28o at genannt, die gebildeten niedrigersiedenden Kohlenwasserstoffe werden von den höhersiedenden Ölen und dem erschöpften Kontakt getrennt und sollen Benzine unter Klopffestigkeit liefern. Auch nach diesem Verfahren tritt also, offenbar infolge der erforderlichen hohen Reaktionstemperaturen, ein schnelles Nachlassen der Wirksamkeit des Aluminumchlorids ein.
  • Wie ebenfalls bereits aus dem Schrifttum bekannt ist, übt Chlorwasserstoff eine aktivierende Wirkung auf das wasserfreie Aluminiumchlorid aus. Für die Herstellung von Isobutan aus gesättigten Schwerbenzinen wird z. B. in der amerikanischen Patentschrift ?, 17:2 146 vorgeschlagen, das Benzin mit Aluminiumchlorid gemischt einige Stunden auf eine Temperatur über 38", aber unter 2050 zu erhitzen und zur ReaktionsbesZleunigung Chlorwasserstoff bzw. auch Wasser oder Tetrachlorkohlenstoff zuzusetzen. Die bei diesem Verfahren gemäß den mitgeteilten Beispielen erzielte Ausbeute an Isobutan von rriaxima,1 2i,gl/o, bezogen auf das ancrewandte Benzin, wird als bemerkenswert hoch bezeichnet, das Al u-miniumchlorid geht dabei in eine schlammartige Doppelverbindung über, die laufend oder auch absatzweise entfernt werden muß.
  • Es wurde nun gefunden, daß höhersiedende Kohlenwasserstoffe bzw. diese enthaltende Ölfraktionen unter gleichzeitiger Hydrierung in überraschend glatter Weise und praktisch ohne Verlust schon bei niedriger Temperatur in leichtsiedende Köhlenwasserstoffe umgewandelt werden können und der angewandte Katalysator eine sehr große Haltbarkeit besitzt, wenn die Spaltung unter Wasserstoffdruck mit einer Mischung aus wasserfreiem Aluminiumchlorid und viel wasserfreiem Chlorwasserstoff als Katalysator durchgeführt wird. Die Reaktion verläuft mit höheren Paraffinkohlenwasserstoffen, z. B. Nonan, schon bei Raumtemperatur oder wenig darüber, z. B. 50!" ' und besitzt in kurzer Zeit eine praktisch vollständige Umwandlung in niedrigersiedende Isoparaffine. Als bevorzugtes Umsetzungsprodukt wird stets Isobutan erhalten, Propan entsteht dagegen, wenn überhaupt, nur in untergeordneter Menge, Äthan und Methan fehlen ganz.
  • Ein wesentlicher Fortschritt, der durch das neue Verfahren erzielt wird, besteht darin, daß der Katalysator bei der Spaltung kaum eine Veränderung erfährt und daher eine hohe Lebensdauer besitzt. Die Bildung koksartiger Rückstände wird vollständig vermieden. Diese Tatsache ist dadurch zu erklären, daß das System Aluminiumchlorid-Chlorwasserstoff bei hoher Chlorwasserstoffkonzentration schon bei Raumtemperatur oder wenig darüber die höhermolektilaren Kohlenwasserstoffe aufzuspalten und gleichzeitig an die Spaltstücke molekularen Wasserstoff katalytisch glatt anzulagern vermag. Infolgedessen wird die Verarmung eines Teiles des eingesetzten Kohlenwasserstoffs an Wasserstoff zugunsten derwasserstoffreichen Spaltstücke und damit auch die Bildung einer Aluminiumchloriddoppelverbindung verhindert, Für den günstigen Verlauf der Umsetzung ist die Anwendung eines Mindestdruckes an Wasserstoff wichtig, da bei zu niedrigem Druck der Katalysator eine schnelle Veränderung erfährt und schon nach wenigenUmsetzungen unwirksam wird. Zum Beispiel erwies sich für die bei 5o' durchgeführte Umwandlung von n-Octan in ein Gemisch von Isobutan, Isopentan und verzweigten Hexanen, Heptanen und Octanen ein Wasserstoffpartialdruck von 5o at als erforderlich, um eine gute Dauerwirkung des Aluminiumchlorid-Chlorwasserstoff-Katalysators zu gewährleisten. Durch Veränderung des Wasserstoffdruckes oberhalb dieses Mindestdruckes ist man in der Lage, die Spaltung einmal mehr in die Richtung der leichtsiedenden Spaltstücke, vor allem des Isobutans, andererseits mehr in die Richtung der isomeren Hexane, Heptane und Octane- zu lenken.
  • Von besonderer Bedeutung für das vorliegende Verfahren ist die Anwendung einer hohen Chlorwasserstaffkonzentration, Während 7. B. die Umsetzung des n-Octans bei 5oP und -9 Stunden Reaktionszeit bei einem Molverhältnis von Aluminiumchlorid zu Chlorwasserstoff von 1 :6 derart erfolgt, daß im Reaktionsprodukt über go 1/o des angewandten Octans als Gemisch leichtersiedender Isoparaffine vorliegen, bleiben unter sonst gleichen Bedingungen bei einem Molverhältnis i Al Cl 3 zu o,5 HCI etwa go-1/o,des angewandten ii-Octans unverändert.
  • Ausführungsbeispiel i 259 n-Nonan wurden zusammen mit i7g technischem wasserfreiem Aluminiumchlorid in einen 4oo ccm fassenden Autoklav gegeben, der mit einem Glaseinsatz ausgerüstet war. Anschließend wurden 31 9 Chlorwasserstoff und dann so viel Wasserstoff zugepreßt, daß der Druck bei 5o:' 2,ooat betrug. Nach zweistündigem Schütteln bei 5c" wurde. aus dem auf -Sd' gekühlten Autoklav die Hauptmenge des Wasserstoffs abgeblasen und das Kohlenwasserstoff-Chlorwasserstoff-Gemisch vom "NJuminiumchlorid abgetrennt. Der Chlorwasserstoff wurde unter Druck abdestilliert und das Kohlenwasserstoffgernisch (24g) durch Feinfraktionierung 'zerlegt. Es bestand zu 451/G aus Isobutan, 3204 Isopentan, 149a Isohexanen, 3,5'/0 Isoheptanen und 5,5'10 Isooctanen und Isononanen. Das Aluminiumchlorid zeigte keine Veränderung und erwies sich in Verbindung mit viel Chlorwasserstoff für weitere Umsetzungen als unverändert wirksam. Ausführungsbeispiel :2 25 9 eines aus Kohlenoxyd und Wasserstoff hergestellten Syntheseproduktes, das zwischen :2oo und 45cq siedete und frei von Olefinen war, wurden unter den gleichen Versuchsbedingungen, wie in 23 t' b Bcispiel i beschrieben, zur Umsetzung gebracht. NaCh 2 Stunden Schütteln bei 5o' ergab die Aufarbeitung des Kohlenwasserstoffgemisches (2-1,5-) folgende Zusammensetzun- in Gewichtsprozent: I t' 38'/o Isobutan, 2i% Isopentan, 19% Isohexane, iil/ü Isolieptane, 41/o Isooctane, 7% Isononane und höhersiedende Isoparaffine.
  • A.tisführungsbeisPiel 3 -14 g Decahvdronaphthalin wurden mit 17 g Aluminiumcliloriä und 35- Chlorwasserstoff in dem -joo ccm fassenden Autoklav mit Glaseinsatz 2Stunden ]an- auf ioo' erhitzt, nachdem so viel Wasserstoff zugepreßt worden war, daß der Druck bei ioo' --oo at betrug. Das Reaktionsprodukt ent-I hielt nach dem Abdestillieren des Chlorwasserstoffs 450/G Isobutan, 30'/o Isohexane sowie 23010 Cyclohexan und Metllylcyclopentan.
  • Ausführungsbeispiel 4 25 g n-Octan wurden mit 17 g Aluminiumchlorid und 38 9 Chlorwasserstoff in den 400 cem fassenden Autoklav gefüllt und Wasserstoff bis zu einem Druck von 35o at bei 500 aufgepreßt. Nach 2 Stunden Reaktionszeit wurde aufgearbeitet. Das Kohlenwasserstoffgemisch enthielt 481/o Isobutan, io0/a Isopentan, 71/o Isollexane, 6,50/0 Isoheptane, 2i,5% Isooctane neben 7'IG unverändertem ii-Oetaii.
  • Das -,Mtimiliiurnclilorid zeigte keineVeränderung und wurde zu neun weitere n Umsetzungen unter den gleichen Bedin(Tungen verwandt. Beim letzten -..\iisatz wurde ein Real#tionsprodukt folgender Zusammensetzung erhalten: 5901o Isobutan, 7,5"lo Isopentan, 4% Isohexane, 41/a Isolleptane, I4,5'/o Isooctane und ii0IG n-Octan. Das Aluminiumchlorid zeigte zusammen mit viel Chlorwasserstoff auch nach diesem Versuch noch unverändert hohe Wirksainkeit. AusführungsbeisPiel 5 In einen 31 fassenden eisernen Drehautoklav wurden 68o technisches eisenhalti-esAluminiumchlorid und 6oo g Chlorwasserstoff gefüllt und anschließend Wasserstoff bis zu einem Druck von ioo at aufgepreßt. Mit einer Druckpumpe- wurde dann i kg eines Schwerbenzins vom Siedebereich 12,5 bis 25o' eingefüllt, das der Fischer-Tropsch-'#;viitliese entstammte und keine Olefine enthielt, da es vorher zur Herstellung von Schmierölen gedient hatte, indem die ursprünglich darin ent-I haltenen Olefine polymerisiert wurden. Die Spalt-und Hydrierungsaktion setzte schon bei Raumtemperatur ein, wobei sich der Autoklav auf etwa 35' erwärmte. Anschließend wurde noch 2 Stunden bei 50"' unter wiederholtem Nachpressen von Wasserstoff bis rund 200 at reagieren gelassen und dann tief gekühlt. Nach Ablassen des Wasserstoffs und Entfernen des Chlorwasserstoffs durch Druckfraktionierung wurde das Kohlenwasserstoffgemisch durch Feindestillation zerlegt. Es bestand aus 42% Isobutan, 23'10 Isopentan, i8% Isohexanen, 7,5010 Isoheptanen, 9,51/e Isooctanen und höheren Isoparaffinen. Etwa die Hälfte der Hexanisomeren war 2, 2-Dimethylbutan. Das Aluminiumchlorid war praktisch unverändert und konnte in Verbindung mit viel Chlorwasserstoff erneut als Katalysator verwendet werden.
  • Wie die vorstehend mitgeteilten Ausführungsbeispiele zeigen, ermöglicht das vorliegende Verfahren die weitgehende bzw. vollständi-e und I el nahezu verlustfreie Umwandlung höhersiedender Kohlenwasserstoffe in wertvolle niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe. Das in meist beträchtlichen Mengen entstehende Isobutan eignet sich vor allein als Ausgangsmaterial für die Herstellung von klopffestern Allzylierungsbenziii. Die leichtsiedenden flüssigen Kohlenwasserstoffe stellen einen hochwertigen Kraftstoff dar, der sich besonders für den Flugmotorenbetriel) eignet, da er völlig gesättigt ist und bei großer Klopffestigkeit und hoher Bleiempfindlichkeit gute Lagerfähigkeit besitzt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur katalytischen Umwandlung höhersiedender Kohlenwasserstoffe bzw. diese enthaltender ölfraktionen in niedrigersiedende Kohlenwasserstoffe unter Wasserstoff druck, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator für die Spaltung und Hydrierung eine Mischung alus wasserfreiem Aluminiumchlorid und wasserfreieni Chlorwasserstoff im Molverhältnis von i AICI, zu o,5 oder mehr HCI angewandt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur unterhalb 2oo', vorzugsweise bei iod01 oder Z' darunter liegt und der Wasserstoffpartialdruck cl mindestens 5o at beträgt.
DEST2396D 1944-03-14 1944-03-14 Verfahren zur Umwandlung hoehersiedender Kohlenwasserstoffe in niedrigersiedende Expired DE881496C (de)

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