DE923008C - Verfahren zur Herstellung dichter Eisenkatalysatoren fuer die Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff - Google Patents

Verfahren zur Herstellung dichter Eisenkatalysatoren fuer die Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff

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DE923008C
DE923008C DEB6068D DEB0006068D DE923008C DE 923008 C DE923008 C DE 923008C DE B6068 D DEB6068 D DE B6068D DE B0006068 D DEB0006068 D DE B0006068D DE 923008 C DE923008 C DE 923008C
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hydrogen
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DEB6068D
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Wilhelm Dr Wenzel
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C07C1/0425Catalysts; their physical properties
    • C07C1/0445Preparation; Activation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/16Reducing
    • B01J37/18Reducing with gases containing free hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
    • C07C2523/74Iron group metals
    • C07C2523/745Iron

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Description

  • Verfahren zur Herstellung dichter Eisenkatalysatoren für die Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff Es ist bekannt, daß man die Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff zu mehrgliedrigen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von solchen Katalysatoren ausführen kann, die hauptsächlich aus Eisen bestehen und in denen das Eisen durch eine thermische Behandlung eine dichtere Struktur erhalten hat. Dies sind die sogenannten Schmelzkatalysatoren, d. h. durch Schmelzen. von. Eisen im Sauerstoffstrom hergestellte und gegebenenfalls mit aktivierenden Zusätzen, wie Silicium oder Titan, versehene Katalysatoren, ferner die sogenannten Sinterkatalysa, toren, die durch Sintern von Eisen oder einer Eisenverbindung bei oberhalb 5000, aber unterhalb des Schmelzpunktes des Eisens oder der jeweiligen Verbindung liegenden. Temperaturen erhalten werden, und die sogenannten Skelettkatalysatofeln, die hergestellt werden durch Legieren von Eisen mit einem anderen Metall, z.R. Aluminium, und Herauslösen des letzteren, z. B. bei Verwendung von Aluminium mlit Alkali.
  • In Gegenwart der genannten Katalysatoren, die demnach keine Fällungskatalysatoren sind und der Einfachheit halber im folgenden als dichte Eisenkatalysatoren bezeichnet werden, entstehen neben den mehrgledrigen Kohlenwasserstoffen größere oder kleinere Mengen sauerstoffhaltiger Produlçte, wie Alkohole, Säuren, Ketone usw., besonders wenn man bei verhaltnismäßig niedrigen Temperaturen von z. B. I90 bis 2500 arbeitet.
  • Es wurde nun gefunden, daß die Art der Reduktion, der die genannten Katalysatoren unterworfen werden müssen, soweit sie oxydisch ge- bundenes Eisen' enthalten und nicht vollständig aus reinem Eisen bestehen (wie z. B. die aus Carbonyleisenpulver durch Sintern in einer Wasserstoffatmosphäre erhaltenen Katalysatoren), von großem Einfluß auf ihre Wirksamkeit ist sowie auf die Temperatur, blei der sie wirksam sind, und insbesondere das Verhältnis der sauerstoffhaltigen Anteile zu den Kohlenwasserstoffen in den Produkten weitgehend bestimmen kann. Es zeigte sich überraschenderweise, daß die Synthese bei wesentlich tieferen Temperaturen durchgeführt werden kann und erheblich größere Mengen sauerstoffhaltiger Produkte liefert, wenn man die Reduktion mit Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Gas unter Anwendung sehr hoher Durchsatzgeschwindigkeiten vornimmt. Es kommen Durchsatzgeschwindigkeiten von stündlich mehr als 500 cbm Gas je Kubikmeter Katalysator in Betracht.
  • Vorteilhaft verwendet man stündlich mehr als 800 cbm, z. B. 1000, 2000, 3000 cbm, oder eine noch größere Menge Wasserstoff oder eines wasserstoffhaltigen Gases je Kubikmeter Katalysator.
  • Je nach der angewandten Durchsatzgeschwindigkeit des reduzierenden Gases kann die zur Re duktion erforderliche Behandlungszeit verschieden sein. Diese wird im allgemeinen sol gewählt; daß das Produkt aus. der Durchsatzgeschwindigkeit, ausgedrückt in Kubikmeter Gas je Stunde und Kubikmeter Katalysator, und der Zeit in Tagen mindestens 1000, z. B. 2000 oder mehr, beträgt Die Reduktion kann man bei Temperaturen zwischen 350 und 5000 vornehmen ; es sind aber auch tiefere und höhere Temperaturen verwendbar.
  • Zweckmäßig arbeitet man bei etwa 380 blis 480°.
  • Die Katalysatoren können bei der Reduktion in Bewegung gehalten werden. Vorteilhaft läßt man sie aber in ruhendem Zustand. Die Schichthöhe des ruhenden Katalysators geht zweckmäßig nicht über 1,50 m hinaus. Vorteilhaft arbeitet man mit noch niedrigeren Schichten von z. B. 80 oder 40 cm.
  • Das bei der Reduktion gebildete Wasser wird von dem großen Überschuß an Wasserstoff schnell fortgetragen Führt man stets frischen Wasserstoff zu und kann man dieul erhaltenen wasserhaltigen Wasserstoff für einen anderen Zweck verwenden, so erübrigt sich eine Entfernung des Wassers. In vielen Fällen wird aber eine solche Verwendungsmöglichkeit riicht gegeben sein. Man wird dann aus wirtschaftlichen Gründen den Wasserstoff nach Entfernung des. Wassers zurückführen. Größere Mengen Wasser können durch Kühlen, kleinere Mengen durch überleiten über feste oder flüssige Trockenmittel, wie Kieselgel und andere Gele oder Chlorcalcium, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Glycerin usw., entfernt werden.
  • Dabei ist darauf zu achten, daß durch die Trockenmittel keine schädlichen Verunreinigungen in den Kreislauf des reduzierenden. Gases gebracht werden.
  • Dieses reduzierende Gas kann neben Wasserstoff auch andere Bestandteile, wie Stickstoff, Ammoniak usw., enthalten, die auch in größerer Menge vorliegen können. Die nach der Erfindung bei der Reduktion einzuhaltende Durchsatzgeschwindigkeit bezieht sich dann nicht auf das gesamte Gas, sondern nur auf den darin enthaltenden Wasserstoff.
  • Ob man die Reduktion in dem Syntheseofen selbst oder in einem besonderen Reduktionsofen vornimmt, hängt insbesondere davon ab, bei welcher Temperatur man reduziert und von welcher Bauart der Synthesleorfen ist. Ist dieser als Dampfkessel für beschränkte Drucke ausgebildet, so kann man ihn im allgemeinen ohne Schädigung nicht auf Tempegraturen über 2300 erhitzen. Wird also die Reduktion bei wesentlich höheren Temperaturen ausgeführt, sol verwendet man hierfür einen besonderen Reduktionsofen und sorgt dann dafür, daß der reduzierte Katalysator bei seiner Uberführung in den Syntheseofen nicht mit Luft in Berührung kommt. Bei Verwendung von Syntheseöfen anderer Konstruktion, die auf höhere Temperaturen gebracht werden können, kann man die Reduktion auch in diesen selbst (unabhängig von der eingehalte'nen Reduktionstemperatur) vornehmen.
  • Die in der beschriebenen Weise zu reduzierenden Eisenkatalysatoren können ebenso wie in anderer Weise hergestellte Eisenkatalsyatoren für die Kohlenwasserstoffsynthese aktivierende Zusätze, wie Silicium, Titan. oder ihre Verbindungen oder Aluminiumoxyd, Zinkoxyd, Alkali und andere, enthalten.
  • Mit den so hergestellten Katalysatoren kann man durch Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff neben gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffen in erheblicih größerer Menge als mit den bisher verwendeten Katalysatoren 5 sauerstoffhaltige Produkte erhalten. Diese bestehen hauptsächlich vorzugsweise aus primären Alkoholen, deren Gesamtmenge bis zu 80% der sauerstoffhaltigen Produkte betragen kann. Außerdem kann man mit den genannten Katalysatoren die Synthese bei wesentlich (um etwa 20 bis 500) tieferen Temperaturen durchführen als mit Katalysatoren gleicher zusammensetzung, die in der üblichen Weise reduziert wurden. Die übrigen Synthesebedingungen entsprechen den sonst angewandten. Man arbeitet zweckmäßig bei erhöhten Drücken, insbesondere solchen zwischen 8 und 30 at, kann aber auch ge wöhnlichen Druck anwenden. Das Verhältnis der Raumteile von Kohlenoxyd und Wasserstoff in dem Ausgangsgas kann innerhalb weiter Grenzen liegen; insbesondere kommen Verhältnisse zwischen 2:1 und 1:2 in Betracht.
  • Beispiel Über 100 ccm eines Katalysators, der durch Schmelzen eines Gemisches von 97 Teilen Eisenpulver und 3 Teilen Aluminiumoxyd im Sauerstoffstrom bei I5000 und Zerkleinern der beim Erkalten erstarrten Schmelze erhalten wurde, leitet man 2 Tage lang bei 4000 stündlich 3001 Wasserstoff.
  • Verwendet man den so reduzierten Katalysator zur Umsetzung eines. zu 95 0/<> aus KOhlenoxyd und Wasserstoff bestehenden Wassergases (C.O : H2 =0,8:1), das in einer Menge von stündlich 30 1 bei 20 at und 222° über ihn geleitet wird, so erhält man je Normalkubikmeter Gas 105 g Syntheseprodukt (oder je Kubikmeter umgesetztes Gas I85 g Syntheseprodukt) mit 34 Gewichtsprozent Alkoholen Führt man dagegen die Reduktion des Katalystators mit einer Durchsatzgeschwindigkeit des reduzierenden. Gases von stündlich nur 10 1 bei der gleichen Temperatur aus, so erhält man selbst nach einer Reduktionszeit von 6 Tagen einen Katalysator, mit dem bei dem gleichen Druck von 20 at die Synthese erst bei 252 bis 263a stattfindet und der hierbei nur 92,2 g Syntheseprodukt je Normalkubikmeter Synthesegas (oder je Kubikmeter umgesetztes Gas I65 g Syntheseprodukt) liefert, das nur I3 Gewichtsprozent. enthält.
  • PATENTANSPPSCHE : I. Verfahren zur Herstellung dichter Eisen katalysatoren für die Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise neben sauerstolffhaltigen Pro.-dukten, durch Reduktion mit Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasen bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man. das reduzierende Gas mit einer hohen Durchsatzgeschwindigkeit vo'n stündlich mehr als 500 cbm, vorzugsweise mehr als 800 cbm je Kubikmeter Katalysator so lange über diesen leitet, bis das Produkt aus der Durchsatzgeschwindigkeit, ausgedrückt in Kubikmeter Gas je Stunde und Kubikmeter Katalysator, und der Zeit in Tagen mindestens IOOO beträgt.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schichthöhe des Katalystators bei der Reduktionszeit nicht mehr als I,50 m beträgt.
    3. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das den Katalysator verlas sende reduzierende Gas nach Entfernen von dem bei der Reduktion gebildeten Wasser wieder zum Katalysator zurückführt.
    Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 736 977, 745 444, 845502.
DEB6068D 1941-08-05 1941-08-05 Verfahren zur Herstellung dichter Eisenkatalysatoren fuer die Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff Expired DE923008C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE933985C (de) * 1941-09-26 1955-10-06 Basf Ag Verfahren zur Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE736977C (de) * 1938-07-24 1943-07-06 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung von alkalisiereten Eisenkatalysatoren fuer die Hydrierung von Kohlenoxyd unter erhoehtem Druck
DE745444C (de) * 1939-01-25 1944-03-02 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung von Eisen enthaltenden Katalysatoren fuer die Kohlenoxydhydrierung
DE845502C (de) * 1939-12-31 1952-07-31 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen

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