DE887041C - Process for the catalytic dehydrogenation of gaseous hydrocarbons - Google Patents
Process for the catalytic dehydrogenation of gaseous hydrocarbonsInfo
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Description
Verfahren zur katalytischen Dehydrierüng gasförmiger Kohlenwasserstoffe -Zur Vermeidung der Wärmezufuhr durch die Wand des Reaktionsgefäßes und der damit verbundenen Schwierigkeiten hat man bei der thermischen Behandlung von Köhlenwas'serstoffen und Kohlenwasserstoffderivaten, z. B. bei der spaltenden Hydrierung von ölen oder bei der Abspaltung von Wasser aus Alkoholen, schon vorgeschlagen, die Ausgangsstoffe vor dem Einbringen in das Reaktionsgefäß so hoch zu erhitzen, daß, eine weitere Wärmezufuhr während der Umsetzung nicht mehr nötig ist. Um .diese Arbeitsweise zu erleichtern, hat man auch schon das Reaktionsgefäß unterteilt und den Ausgangsstoffen bzw. den Produkten jeder Stufe vor dem Eintritt in .die erste bzw. nächstfolgende Stufe die nötige Wärme zugeführt.Process for the catalytic dehydrogenation of gaseous hydrocarbons -To avoid the supply of heat through the wall of the reaction vessel and the with it Associated difficulties are encountered in the thermal treatment of carbon dioxide and hydrocarbon derivatives, e.g. B. in the splitting hydrogenation of oils or in the elimination of water from alcohols, the starting materials have already been proposed before placing in the reaction vessel to heat so high that, another Heat supply is no longer necessary during the implementation. To .this way of working make it easier, the reaction vessel and the starting materials have already been subdivided or the products of each level before entering the first or the next Stage the necessary heat is supplied.
Diese Art der Wärmezufuhr hat sich bisher ausschließlich auf die Verarbeitung solcher Stoffe beschränkt, bei denen eine mäßige Erhitzung über die Reaktionstemperatur unschädlich ist. So bestanden z. B. keine Bedenken, Alkohole, wie Äthylalkohol, die bei etwa 25o bis 2-8o°_ in Gegenwart von Katalysatoren dehydriert werden -sollten,, vor Einbringen in das Reaktionsgefäß auf etwa 300° zu erhitzen und so die verhältnismäßig geringe, für diese Umsetzung notwendige Wärmemenge einzubringen.This type of heat supply has so far been limited to processing limited to those substances that cause moderate heating above the reaction temperature is harmless. So passed z. B. no concerns, alcohols such as ethyl alcohol, which should be dehydrogenated at about 25o to 2-8o ° _ in the presence of catalysts, to be heated to about 300 ° before introduction into the reaction vessel and so the proportionate bring in a small amount of heat necessary for this implementation.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß auch die Dehydrierung von gasförmigen Kohlenwässerstoffen; .die erheblich größere Wärmemengen verbraucht, unter Verwendung der erwähnten . Temperaturregulierung möglich ist. Alle Erfahrungen bei der .Dehydrierung gasförimniger Kohlenwasserstoffe, die zeigen, daß sich .diese Stoffe in Gegenwart von guten Dehydrierkatalysatoren schon bei 500° in hohem Maße so stark zersetzen; daß der Katalysator .durch Kohlenstoffablagerung sehr geschwächt wird, mußten davon abschrecken, die bei wenig empfindlichen Ausgangsstoffen oder bei Anwendung tieferer Temperaturen sich bewährende Wärmezufuhr anzuwenden. Wider alles Erwarten hat sich nun gezeigt, daß gasförmige Kohlenwasserstoffe, z. B. Butan, das bei etwa Soo bis 54o° dehydriert werden soll, sich, ohne daß beim Auftreffen auf den Katalysator störende Nebenreaktionen auftreten, auf etwa 58o° vorheizen lassen, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die für die erste Stufe notwendige erhebliche Wärmemenge in das Reaktionsgefäß einzubringen.Surprisingly, it has now been found that dehydration of gaseous hydrocarbons; .the considerably larger amounts of heat consumed using the mentioned. Temperature regulation is possible. All experiences with the dehydrogenation of gaseous hydrocarbons which show that .these substances in the presence of good dehydrogenation catalysts at 500 ° to a great extent so strongly decompose; that the catalyst .by carbon deposition is very weakened, had to discourage the use of less sensitive raw materials or if lower temperatures are used, a proven heat supply should be used. Against all expectations it has now been shown that gaseous hydrocarbons, e.g. B. Butane, which is to be dehydrated at about Soo to 54o °, without the When the catalyst hits, disruptive side reactions occur to about 58o ° Let it preheat, which gives the opportunity to do what is necessary for the first stage bring a considerable amount of heat into the reaction vessel.
Noch überraschender war es, daß es auch zulässig ist, die bei der Dehydrierung solcher Kohlen-. wasserstoffe entstehenden Produkte, .die reich an Olefinen sind, vor dem Einbringen in die zweite und in weitere Dehydrierstuferi erneut auf eine über .der Reaktionstemperatur liegende Temperatur, z. B. auf 58o°, aufzuheizen, ohne daß' .die in den aufzuheizenden Gemischen enthaltenen, sehr umsetzungsfähigen ungesättigten Kohlenwasserstoffe sich dabei in unerwünschter' Weise verändern. Im Gegenteil, es wurde sogar gefunden, daß die Ausbeute an Olefinen sich bei .dieser Arbeitsweise erhöht.It was even more surprising that it is also permissible for the Dehydration of such carbon. products resulting from hydrogen that are rich in Olefins are, before they are introduced into the second and further dehydrogenation stages again to a temperature lying above the reaction temperature, e.g. B. to 58o °, to heat up without '.the contained in the mixtures to be heated, very implementable Unsaturated hydrocarbons change in an undesirable way. in the On the contrary, it was even found that the yield of olefins is .these Working method increased.
Die Temperaturen, auf .die die Ausgangsstoffe oller die Produkte der einzelnen Stufen aufgeheizt werden müssen, um der jeweiligen Stufe .die nötige Wärme zuzuführen, lassen sich leicht durch Vorversuche ermitteln. Die Aufenthaltszeit der Gase in den Heizvorrichtungen wird so eingestellt, daß dort keine Umsetzungen in nennenswertem Umfang eintreten können. Sie beträgt z. B. bei der Umsetzung von Butan zu Butylen etwa 3 Sekunden oder weniger.The temperatures at which the starting materials oller the products of the individual stages have to be heated up in order to obtain the necessary heat for the respective stage can be easily determined by preliminary tests. The residence time the gases in the heating devices are adjusted so that there are no reactions can occur to a significant extent. It amounts to z. B. in the implementation of Butane to butylene about 3 seconds or less.
Die' Dehydrierung wird in zwei oder mehr hintereinandergeschalteten Reaktionsgefäßen :durchgeführt. Dabei wird den Ausgangsstoffen bzw. den aus dem vö@#gehenden Gefäß austretenden, in das nächstfal(gende einzuführenden Stoffen so viel Wärme zugeführt, wie für die in der betreffenden Stufe durchzuführende Umsetzung erforderlich ist. Man kann auch die aus jedem Reaktionsgefäß ent-# vleic i henden Gase zunächst nochmals ' nach entsprechender Erhitzung in das gleiche Gefäß zurückführen und so für je zwei Reaktionsstufen ein Gefäß verwenden.The 'dehydrogenation is carried out in two or more reaction vessels connected in series: The starting materials or the materials to be introduced into the next step are supplied with as much heat as is required for the reaction to be carried out in the relevant stage. first again 'attributed vleic i Henden gases after suitable heating in the same vessel, and using a vessel so for every two reaction stages.
Das Verfahren eignet sich vor allem für .die Dehydrierung gesättigter Kohlenwasserstoffe finit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Molekül. Als Katalysatoren dienen die üblichen Dehydrierkatalysatoren. Läßt ihre Wirksamkeit nach längerer Benutzung nach, so werden sie in bekannter Weise wiederbelebt, z. B. durch Leiten von Sauerstoff, dem zur Abführung der Verbrennungswärme noch inerte Gase zugemischt :sein können, durch die dabei zweckmäßig parallel geschalteten Reaktionsräume.The process is particularly suitable for the dehydration of saturated Hydrocarbons finite 2 to 4 carbon atoms in the molecule. As catalysts the usual dehydrogenation catalysts are used. Leaves its effectiveness after a long time After use, they are revived in a known manner, e.g. B. by guiding of oxygen mixed with inert gases to dissipate the heat of combustion : can be, through the reaction chambers, which are expediently connected in parallel.
Beispiel i Durch drei senkrecht angeordnete, hintereinandergeschaltete Quarzrohre von 5o mm lichter Weite, deren obere, von einer elektriA-then Heizvorrichtung umgebenen Teile als Vorheizer dienen, während ihre unteren Teile, die durch eine gesonderte Heizung nur so stark erhitzt werden, daß kein Wärmeverlust eintritt, den Katalysator enthalten, werden stündlich 400 1 n-Butan geleitet. Als Katalysator dient stückige aktive Tonerde, die mit Kaliumbichromatlösung imprägniert wurde und auf ioo Gewichtsteile Aluminiumoxyd 5 Gewichtsteile Chromoxyd (Cr2 03) enthält. Jedes Quarzrohr enthält Zoo ccm .dieses Katalysators und darübergeschichtet Tonscherben.Example i With three vertically arranged, one behind the other Quartz tubes with a clear width of 50 mm, the upper one, from an electric heating device Surrounded parts serve as a preheater, while their lower parts, through a separate heating is only heated to such an extent that no heat loss occurs, Containing the catalyst, 400 liters of n-butane are passed per hour. As a catalyst serves chunky active clay that has been impregnated with potassium dichromate solution and contains 5 parts by weight of chromium oxide (Cr2 03) for every 100 parts by weight of aluminum oxide. Each quartz tube contains zoo cc. Of this catalyst and layered pottery shards.
Das Butan wird im oberen Teil des ersten Rohres auf etwa 58o° erhitzt, strömt dann durch die Katalysatorzone und kühlt sich dabei auf die Reaktionstemperatur, etwa 53o°, ab. Mit einem Gehalt von 6,41/o Butylen tritt das Gas sodann in das zweite Rohr ein, nachdem es zuvor wieder auf 58ö° erhitzt wurde. Der. Vorgang wird dann in der gleichen Weise im dritten Rohr wiederholt. Die austretenden Gase enthalten hinter dem zweiten Rohr r2,2 % und hinter dem dritten Rohr 1911/o Butylen. Insgesamt werden --5"/o des angewandten Butans umgesetzt, davon go 0/0 zu Butylen. Beispiele Durch vier hintereinandergeschaltete eiserne Gefäße von -6oo mm Höhe und 5oo mm Durchmesser, die innen mit. keramischem Werkstoff bis auf eine lichte Weite von 3oo mm ausgekleidet und auch außen gut isoliert sind und von denen jedes 15 1 Katalysator enthält, Werden stündlich 25 cbm n-Butan geleitet. Vor jedem Ofen befindet sich ein mit Gas beheizter Vorwärmer, in dem das Butan auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt wird. Als Katalysator dient stückige aktive Tonerde, die mit Chromsäure und Kaliumbichroinat imprägniert und auf 5oo° vorerhitzt wurde. Der fertige Katalysator enthält auf ioo Teile Ale Ö3 8 -Teile Cr. 02 und 2 Teile K2 O.The butane is heated to about 58o ° in the upper part of the first pipe, then flows through the catalyst zone and cools down to the reaction temperature, about 53o °, from. With a content of 6.41 / o butylene, the gas then enters the second Tube after it has been reheated to 586 °. Of the. Process will then repeated in the same way in the third tube. Contain the escaping gases behind the second pipe r2.2% and behind the third pipe 1911 / o butylene. All in all --5 "/ o of the butane used are converted, of which 0/0 to butylene. Examples With four iron vessels connected in series, -6oo mm high and 5oo mm Diameter inside with. ceramic material up to a clear width of 300 mm are lined and also well insulated on the outside and each of which has 15 liters of catalytic converter Contains 25 cbm of n-butane per hour. In front of each oven is a gas-heated preheater in which the butane is brought to the desired temperature is heated. Lumpy active alumina with chromic acid serves as the catalyst and potassium bichroinate was impregnated and preheated to 500 °. The finished catalyst contains 8 parts Cr for every 100 parts ale Ö3. 02 and 2 parts K2 O.
Die Temperaturen der Gase betragen beim Eintritt in -die vier Reaktionsgefäße der Reihe nach 564°, 568°, 578° und 58q.°, die Austrittstemperaturen 48q.°, 5i2°, 520° und 527°. Die günstigste Reaktionstemperatur liegt bei etwa 5zo bis 54o0. Das Gas enthält nach der ersten Stufe 13,8, nach den weiteren Stufen 16,9,:2o;2 und 23,2 "/o Butylen. Im .ganzen wurden 32 0/0 des Butans umgesetzt, davon go % zu Butylen.The temperatures of the gases are when they enter the four reaction vessels in sequence 564 °, 568 °, 578 ° and 58q. °, the outlet temperatures 48q. °, 5i2 °, 520 ° and 527 °. The most favorable reaction temperature is around 50 to 5400. That Gas contains after the first stage 13.8, after the further stages 16.9,: 2o; 2 and 23.2 "/ o butylene. On the whole, 32% of the butane was converted, of which about 20% to butylene.
Nach 7stündigem Betrieb wird der auf dem Katalysator abgeschiedene Kohlenstoff durch Überleiten eines, Gemisches von Luft und Stickstoff weggebrannt. Hierbei zeigt sich, daß die abgeschiedene Kohlenstoffmenge nur 1,4 Gewichtsprozent, bezogen auf erzeugtes Butylen, beträgt. Arbeitet man in bekannter Weise ohne Vorheizen des Butans und der Zwischengase über die Reaktionstemperatur, wobei die nötige Wärme durch die Wand des Reaktionsgefäßes zugeführt wird, so beträgt die Menge des unter sonst gleichen Bedingungen abgeschiedenen Kohlenstoffs 2,6 Gewichtsprozent, bezogen auf erzeugtes Butylen.After 7 hours of operation, the deposited on the catalyst Carbon burned away by passing a mixture of air and nitrogen over it. This shows that the amount of carbon deposited is only 1.4 percent by weight, based on butylene produced. If you work in a familiar Way without preheating the butane and the intermediate gases above the reaction temperature, whereby the necessary heat is supplied through the wall of the reaction vessel, amounts to the amount of carbon deposited under otherwise identical conditions 2.6 percent by weight, based on butylene produced.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEB7060D DE887041C (en) | 1941-12-25 | 1941-12-25 | Process for the catalytic dehydrogenation of gaseous hydrocarbons |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEB7060D DE887041C (en) | 1941-12-25 | 1941-12-25 | Process for the catalytic dehydrogenation of gaseous hydrocarbons |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE887041C true DE887041C (en) | 1953-08-20 |
Family
ID=6955088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEB7060D Expired DE887041C (en) | 1941-12-25 | 1941-12-25 | Process for the catalytic dehydrogenation of gaseous hydrocarbons |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE887041C (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1169918B (en) * | 1960-01-05 | 1964-05-14 | Monsanto Chemicals | Process for the catalytic dehydrogenation of alkylated aromatic hydrocarbons |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB516360A (en) * | 1938-06-21 | 1940-01-01 | Distillers Co Yeast Ltd | Improvements relating to the catalytic conversion of alcohols to olefines |
FR863651A (en) * | 1940-03-02 | 1941-04-07 | Bataafsche Petroleum | Method for regulating catalytic reactions |
-
1941
- 1941-12-25 DE DEB7060D patent/DE887041C/en not_active Expired
Patent Citations (2)
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GB516360A (en) * | 1938-06-21 | 1940-01-01 | Distillers Co Yeast Ltd | Improvements relating to the catalytic conversion of alcohols to olefines |
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