DE941971C - Verfahren zur katalytischen Hydrierung der Oxyde des Kohlenstoffs im fluessigen Medium - Google Patents

Verfahren zur katalytischen Hydrierung der Oxyde des Kohlenstoffs im fluessigen Medium

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DE941971C
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DE
Germany
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catalyst
carbon
suspension
liquid medium
oxides
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Expired
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DER10297A
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English (en)
Inventor
Dipl-Chem Dr Paul Ackermann
Dipl-Chem Dr Herbert Koelbel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinpreussen AG fuer Bergbau und Chemie
Original Assignee
Rheinpreussen AG fuer Bergbau und Chemie
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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
    • C07C1/0455Reaction conditions
    • C07C1/047Processes in which one or more parameters are changed during the process; Starting-up of the process

Description

  • Verfahren zur katalytischen Hydrierung der Oxyde des Kohlenstoffs im flüssigen Medium Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur katalytischen Hydrierung der Oxyde des Kohlenstoffes in Gegenwart von Katalysatoren, die in einem bei Betriebsbedingungen flüssigen Medium suspendiert und in Schwebe gehalten sind.
  • In flüssigem Medium suspendierte Katalysatoren für die Hydrierung der Oxyde des Kohlenstoffes neigen gelegentlich dazu, über den normalen allmählichen Wirksamkeitsabfall hinaus, der meist durch leichte Temperatursteigerung oder sonstige geeignete Maßnahmen' weftgehend ausgeglichen wird, nach einer gewissen Laufzeit in der Wirksamkeit schlagartig sehr stark nachzulassen. Die üblichen, besonders von Gasreaktionsverfahren an trockenem Kontakt her bekannten Regenlerierungsmaßnahmen, wie Hydrieren, Oxydieren, Extrahieren, haben dann meist nur einen unbefriedigenden Effekt.
  • Wirksamer sind solche Maßnahmen, die den Katalysator in seiner chemischen und physikalischen Struktur zwischendurch vollkommen verändern.
  • Derartige Regenerierungsverfahren nähern sich bisweilen in den chemischen und physikalischen Vorgängen sowie dem erforderlichen technischen Aufwand den bekannten Katalysatorherstellungsverfahren und bringen besonders dann kaum einen technischen Fortschritt, wenn die Katalysator- rohstoffe im Vergleich zu den Herstellungsverfahren billig sind, wie z. B. bei Katalysatoren auf Eisenbasis.
  • Es wurde nun gefunden, daß die Wirksamkeit von Katalysatoren für die Kohlenoxydhydrierung, die in einem unter Betriebebedingungen flüssigen Medium suspendiert verwendet werden und im Verlauf der Betriebszeit in ihrer Umsatzleistung abzufallen neigen, dadurch im Dauerbetrieb auf etwa gleichbleibender Höhe gehalten werden kann, daß man den Katalysatorgehalt der Suspension mit zunehmender Betriebsdauer vermindert. Die mit der Erfindung erzielte Wirkung ist insofern völlig neu und überraschend, als man nach dem bisherigen technischen Erfahrungsstand aus der Verminderung der für die Reaktion zur Verfügung stehenden Menge an scheinbar ermüdetem Katalysator auf eine verstärkte Herabsetzung der Katalysatorleistung schließen mußte und man infolgedessen eine Abnahme des Gehalts an wirksamen Katalysatorgrundmetall im Reaktionsraum möglichst zu vermeiden trachtete. Es ist denkbar, daß die laufenden Veränderungen des Katalysators mit der Betriebsdauer sich nachteilig auf die Gasverteilung in der Suspension auswirken und dieser negative Einfluß durch Verdünnen des Katalysators beseitigt wird.
  • Besonders starke Veränderungen können Suspensionen erleiden, in welchen eine Abscheidung von elementarem Kohlenstoff entsprechend der Verfahrensweise nicht verhindert werden kann. Da dieser elementare Kohlenstoff äußerst feinteilig auftritt und ein relativ großes Volumen einnimmt, kann er den Charakter der Suspension als quasi-Flüssigkeit stärker stören als ein vergleichbarer Gewichtsprozentgehalt des Katalysators selbst, der im Verlauf der Betriebszeit im allgemeinen voluminöser werden kann, auch wenn keine oder keine stärkere Abscheidung von elementarem Kohlenstoff nebenherläuft.
  • Wird nach Verfahren gearbeitet, bei denen eine Abscheidung von elementarem Kohlenstoff eintreten kann, so haftet dieser derartig fest am Katalysator, daß es technisch unvorteilhaft wäre, beide voneinander auf mechanischem Wege vollkommen trennen zu wollen. Für solche Fälle ist nach dem Verfahren der Erfindung mit der Verminderung des Katalysatorgehaites eine Verminderung des Kohlenstoffgehaltes. in der Suspension selbsttätig verbunden, d. h. um den Gehalt des besonders schädlichen elementaren Kohlenstoffes in der Suspension nicht über eine, von Fall zu Fall durch Aktivitätsbeobachtung leicht zu ermittelnde, obere Grenze ansteigen zu lassen bzw. darunter zu senken, genügt es, den Katalysatorgehalt in der Suspension im Verlauf der Betriebszeit zu vermindern.
  • Will man aber hierbei den gesamten Katalysator ohne Unterbrechung der Synthese während der ganzen Betriebszeit im Reaktionsraum belassen, so bewirkt man die erfindungsgemäße Verdünnung dadurch, daß man zu Anfang den Reaktionsraum nur teilweise mit frischer Suspension üblicher Katalysatorkonzentration beschickt und im Verlauf der Betriebszeit das Suspensionsvolumen durch Einbringen von zusätzlichem flüssigem Medium -vergrößert oder durch Ansammelnlassen von im Betriebszustand flüssigen Reaktionsprodukten sich vergrößern läßt. Bei dieser Ausführungsform kann die Raumzeitausbeute an Reaktionsprodukten, bezogen auf das Volumen der Suspension, am Ende der Betriebszeit über die gesamte Betriebszeit konstant gehalten werden.
  • Man kann aber auch mit von Anfang an gleichgehaltenem Susperasionsvolumen arbeiten, indem erfindungsgemäß im Verlauf der Betriebszeit ein Teil der Katalysatorsuspension aus dem Reaktionsraum entfernt und durch eine entsprechende Menge flüssiges Medium ersetzt wird, entweder durch Einbringen frischer Flüssigkeit oder durch Ansammelnlassen hierfür geeigneter Anteile der Reaktionsprodukte im Reaktiorisraum.
  • Der aus dem Reaktionsraum entfernte Katalysator ist noch genügend -aktiv, um beispielsweise in einem anderen Reaktionsraum weiter verwendet werden zu können.
  • Durdh das Verfahren der Erfindung gelangt man zu gegenüber dem Stand der Technik bedeutenden Gesamtleistungen des Katalysators während seiner Betriebsperiode. Die Raumgeschwindigkeit des Gasdurchsatzes wird durch die Katalysatorverdünnung bei der erfindungsgemäßen Durchführung nicht bee-inträcht'i, da die relative Gasbelastung des Katalysators, bezogen. auf das Katalysatorgrundmetall, etwa entsprechend der Verdünnung, bei gleichbleibendem hohen Gasumsatz gesteigert wird.
  • Überdies bewirkt die Katalysatorverdünnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verbesserung der Produktzusammensetzung bei der .Hydrierung der Oxyde des Kohlenstoffes, indem die bekanntlidh mit der Betriebsdauer allmählich anwachsende Methan- und Äthanbildung etwa gleichbleibend-niedrig gehalten wird. Wird die Katalysatorverdünnung in größeren Zeitabständen schlagartig in stärkerem Betrag durchgeführt, so geht die C1 + C2-Kohlenwasserstoffbildung ebenfalls gegenüber dem Zustand vor der Verdünnung schlagartig zurück.
  • Das Ausmaß der Katalysatorkonzentrationsänderung im Verlauf der Betriebszeit richtet sich nach der Anfangskonzentration und der Betriebsweise. Trägerhaltige Katalysatoren werden weniger verdünnt als trägerfreie. Konzentrierte Suspensionen müssen rascher und stärker verdünnt werden als von Anfang an katalysatorarme Suspensionen. Die Verdünnung kann zwischen etwa 70 und 5 0/o Katalysatorendgehalt im Vergleich zum Anfangsgehalt ausmachen.
  • Die Verdünnungsmaßnahmen nach der Erfindung können auch mit bekannten Regenerierungsmaßnahmen, wie Hydrieren, Oxydieren oder Extrahieren, gekoppelt werden.
  • Eine teilweise Abtrennung des als Suspensionsverdickungsmittel schädlichen Kohlenstoffgehalts ist erfindungsgemäß durch Schleudern der Sus- pension möglich, wobei eine gewisse Trennung des Katalysators in C-reichere und C-ärmere Anteile erreicht wird und die letzteren nach Wiederaufsehlämmen dem Syntheseraum wieder zugeführt werden. Im selben Sinne kann man sich die recht gute Trennungswirkung eines Magnetfeldes zunutze machen.
  • Der bei der Reaktion entstandene elementare Kohlenstoff soll erfindungsgemäß unter etwa 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Suspension, gehalten oder gebracht werden.
  • Beispiel 6000kg einer Suspension von 750kg Fe enthaltendem, trägerfreiem Eisenkatalysator in Synthese-Kohlenwasserstoffen, die oberhalb 3000 bei Normaldruck zu sieden beginnen, werden in einem druckfesten, innen gekühlten Syntheseofen mehrere hundert Stunden mit Kdhlenoxyd und Wasserstoff im Volumenverhältnis 1,5: 1 enthaltendem Synthesegas bei Mitteldruck und Temperaturen zwischen 255 und 2700 betrieben unter einer stündlichen Belastung von I,5 Nm3 CO + H2 je kg Fe.
  • Der CO+H2-Umsatz, zunächst etwa 88 0/o, hält sich etwa 400 Stunden auf dieser Höhe. Von diesem Zeitpunkt an fällt der CO + H2-Umsatz innerhalb weniger Tage auf etwa 40 0/o. Durch Steigerung der Synthesetemperatur oder Änderung der Gasbelastung ist der Umsatz praktisch nicht mehr zu beeinflussen.
  • Wird nur etwa die Hälfte der Suspension aus dem Reaktionsraum entnommen und durch frisches oder gebrauchtes Anreiböl ersetzt, so steigt der CO + H2-Umsatz bei sonst gleichgehaltenen Bedingungen auf goO/o, wobei die im Ofen noch vorhandenen etwa 370 kg Fe nunmehr mit nahezu 3 um8 C O + H2/kg Fe stündlich belastet sind.
  • Nach weiteren 600 Stunden Betriebsdauer wird der Katalysator aus dem Syntheseofen entleert und an seiner Stelle die zuerst entfernte Katalysatorsuspension nach Verdünnung mit flüssigem Medium auf etwa 6°/o Fe-Gehalt ebenfalls etwa 600 Stunden betrieben. Während der gesamten Laufzeit werden über 1 kg des bei 400 Stunden scheinbar inaktiv gewordenen Katalysators in I6ooBetriebsstunden etwa 2300 Nm8 C O + H2 zu durchschnittlich 880/0 umgesetzt und dabei rund 380kg Kohlenwasserstoffe -mit 3 und mehr C-Atomen im Molekül und sauerstoffhaltige organische Produkte gebildet neben etwa 28 kg Methan, Äthan und Äthylen.
  • PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur katalytischen Hydrierung der Oxyde des Kohlenstoffes mit in einem flüssigen Medium suspendierten Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorgehalt der Suspension im Verlauf der Betriebszeit des Katalysators durch Verdünnen soweit herabgesetzt wird, daß der Gehalt der im Reaktionsraum befindlichen Katalysatorsuspension an bei der Reaktion entstandenem element tarem Kohlenstoff dauernd unter 6 Gewichtsprozent gehalten wird, wobei die Belastung des Katalysators mit Synthesegas in der Zeiteinheit mit zunehmender Verminderung des Katalysatorgehaltes der Suspension in dem Maße erhöht wird, daß die Raumzeitausbeute an Reaktionsprodukten; annähernd konstant gehalten wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Schleudern oder Dekantieren der Katalysatorsuspension den Katalysator in einen an Kohlenstoff ärmeren und einen an Kohlenstoff reicheren Anteil unterteilt und den an Kohlenstoff ärmeren Katalysator, in flüssigem Medium suspendiert, wieder in Betrieb nimmt.
    3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an Kohlenstoff ärmere Anteil des Katalysators durch magnetische Scheidung vom Kohlenstoffreichen getrennt und anschließend im flüssigen Medium wieder suspendiert und in Betrieb genommen wird.
    Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 743000, 877 298.
DER10297A 1952-11-18 1952-11-18 Verfahren zur katalytischen Hydrierung der Oxyde des Kohlenstoffs im fluessigen Medium Expired DE941971C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7089766B2 (en) 2000-04-28 2006-08-15 Corning Inc Method of forming optical fiber preforms

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE743000C (de) * 1942-06-25 1944-10-31 Ig Farbenindustrie Ag Verfahren zur Umsetzung fluessiger oder geloester Stoffe in Gegenwart von Katalysatoren
DE877298C (de) * 1943-08-13 1953-05-21 Braunkohle Benzin A G Verfahren zur Durchfuehrung der Kohlenwasserstoffsynthese aus Kohlenoxyd und Wasserstoff

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