DE947067C - Verfahren zur Kohlenoxydhydrierung mittels gefaellter Eisenkatalysatoren - Google Patents

Verfahren zur Kohlenoxydhydrierung mittels gefaellter Eisenkatalysatoren

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DE947067C
DE947067C DER11987A DER0011987A DE947067C DE 947067 C DE947067 C DE 947067C DE R11987 A DER11987 A DE R11987A DE R0011987 A DER0011987 A DE R0011987A DE 947067 C DE947067 C DE 947067C
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DE
Germany
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grain
dust
thread
hydrogenation
production
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Expired
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DER11987A
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English (en)
Inventor
Dr Oskar Dorschner
Dr Willy Franke
Dr Walter Rottig
Dr Karl Schenk
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Ruhrchemie AG
Original Assignee
Ruhrchemie AG
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Publication date
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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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/153Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used
    • C07C29/156Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used containing iron group metals, platinum group metals or compounds thereof

Description

  • Verfahren zur Kohlenoxydhydrierung mittels gefällter Eisenkatalysatoren Bei zahlreichen katalytischen Verfahren, unter anderem dem der Kohlenoxydhydrierung an Eisen-, Kobalt- sowie Nickelkatalysatoren, ist es notwendig geworden, eine zweckentsprechende Verformung der katalytischen Masse vorzunehmen. Dieses trifft besonders für den Fall einer Synthese mit fest angeordneten Katalysatoren zu. Zweck dieser Maßnahme ist z. B. die Sicherstellung einer gleichmäßigenKatalysatorproduktion vor allem in.mechanischer Hinsicht, aber auch chemisch und physikalisch bezüglich Aktivität und Lebensdauer, weiterhin die Erzielung einer maximalen Ausbeute an Nutzkorn der gewünschten Größe. Entscheidende Bedeutung kommt der Verformung dann zu, wenn es sich, wie weiter unten ausgeführt, um ein Verfahren zur Kohlenoxydhydrierung handelt, welches neuerdings in Reaktoren großer Bauhöhe, beispielsweise von 10 bis 20 m, durchgeführt wird, da der durch den Strömungswiderstand bedingte Druckverlust in solchen Fällen eine ausschlaggebende und entscheidende Rolle spielt und natürlich versucht werden muß, diesen Druckverlust unter allen Umständen in technisch tragbaren Grenzen, z. B. maximal etwa 5 at, zu halten. Anzustreben ist jedoch ein geringerer Druckverlust bis zu etwa 2 bis 3 at.
  • Kobaltkatalysatoren für die Kohlenoxydhydrierung bei Normaldruck txnd Mitteldruck sind vorzugsweise in Form von kleinen; unregelmäßigen Gebilden bekanntgeworden. Diese werden dadurch her- gestellt, daß die noch feuchte ausgewaschene Katalysatormasse z. B. in einer Strangpresse verformt, danach getrocknet, durch ein Sieb gegeben und über einen Vibrator klassiert wird. Bei dieser Herstellungsweise ist jedoch der Anfall an Kleinkorn und Staub unerwünscht hoch und liegt in der Größenordnung von 20 bis 30 O/o und höher, bezogen auf das Nutzkorn. Man hilft sich in der Weise, daß man den Staub an einer bestimmten Stelle der Produktion wieder - beimischt und dadurch eine chemische Aufarbeitung des Staubanfalls vermeidet. Allerdings sind die Kosten des Staubumlaufs beträchtlich, weiterhin ist damit auch eine -unerwünschte Beeinträchtigung der Katalysatoreigenschaften verbunden; Auch die Verformung auf das nachstehend bei Eisenkatalysatoren geschilderte Fadenkorn wurde bei Kobaltkatalysatoren, allerdings nur in geringem Umfang, angewendet.
  • Bei Eisenkatalysatoren, insbesondere trägerlosen Eisenkatalysatoren, welche durch Fällung hergestellt werden, ist die Rückführung von Staub schlecht anwendbar. Es stellte sich, heraus, daß durch diese Maßnahme die Eigenschaften von Eisenkatalysatoren, vor allem in mechanischer Hinsicht, in unerwünschter Weise verschlechtert werden. Somit mußte der umständliche und kostspielige Weg einer chemischen Aufarbeitung des Staubes hier notwendigerweise beschritten werden. Diese Erfahrungen wurden vor allem bei der Herstellung von sogenanntem Fadenkorn gewonnen, d. h. Katalysatoren, bei denen nach der Fällung, gegebenenfalls Auswaschung und Imprägnierung, die feuchte, plastische Katalysatormasse mit etwa 55 bis 70°/e Wasser mittels z. B. Zahnradwalzen durch eine Lochplatte mit Bohrungen von etwa 2 bis 5 mm gedrückt wird, wodurch fadenförmige Gebilde entstehen, die anschließend eine kurze Tfocknungszone durchlaufen, danach in einem geeigneten Trockner längere Zeit bis auf etwa 5 bis IoO/o Wasser fertig getrocknet werden und schließlich beispielsweise dadurch Anwendung eines sogenannten Prallzerkleinerers und eines Vibrators auf die gewünschte Korngröße, -im allgemeinen etwa I bis 5 mm, vorzugsweise I,5 bis 4 mm, abgesiebt werden. Ähnlich verläuft die Verformung z. B. in einer sogenannten Strangpresse, bei der ähnliche Formlinge entstehen.
  • Es wurde nun gefunden, daß sich die Kohlenoxydhydrierung an Eisenkatalysatoren, vor allem an Fällungskatalysatoren, in besonders vorteilhafter Weise unter gleichzeitiger Anwendung von kugel- und fadenförmigem Katalysatorkorn durchführen läßt,. wenn das verwendete kugelförmige Katalysatorkorn aus den bei der Produktion von Fadenkorn anfallendem Staub und Kleinkorn hergestellt wird. Die teure, unerwünschte und umständliche chemische Aufarbeitung dieses Teiles der Katalysatorproduktion kann dadurch vermieden werden, daß man das Unterkorn einer andersgearteten Verformung unterwirft. Als besonders günstig hat sich in dieser Hinsicht eine Verformung des unterhalb von etwa I,5 mm abgesiebten Materials als Kugelkorn erwiesen. Dieses besitzt den besonderen Vorzug, im Reaktor einen geringeren Widerstand aufzuweisen als das bisher im allgemeinen angewendete Fadenkorn bei gleich zeitig sehr günstigen Syntheseeigenschaften. Dieser Befund war insofern überraschend, als bei der schon früher versuchten Herstellung von Kugelkorn von Kobaltkatalysatoren schlechte Ergebnisse mit diesem Korn, z. B. hohe Methanbildung und Kohlenstoffabscheidung, beobachtet worden waren.
  • Zur Herstellung von kugelförmigem Katalysatorkorn wird der bei der Produktion von beispielsweise Fadenkorn anfallende Staub und Kleinkorn zunächst einer Zerkleinerung auf unter etwa 250 lt, vorzugsweise etwa I bis 50 ,u, unterworfen, danach auf in der industriellen Technik bekannten Apparaturen, z. B. Drehtellern, unter Wasserzugabe in eine Korngröße von etwa 1,5 bis 4 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm, gebracht und anschließend in bekannter Weise getrocknet Die Maßnahme der Zerkleinerung des Unterkorns (der eigentliche Staub bedarf meistens keiner Zerkleinerung mehr), die z. B. in einer Kugelmühle, Schlagkreuzmühle oder anderen geeigneten Vorrichtungen ~durchgeführt werden kann, ist deshalb erforderlich, weil die groben Teilchen in dem obigen Material für eine entsprechende, Verformung ungeeignet sind. Bei ihrem Vorhandensein wird eine ausreichende Festigkeit des Kugelkorns nicht erreicht. Erst nach einer entsprechenden:Zerkleinerung auf die oben angegebene Korngröße wird ein mechanisch und strukturell einwandfreies Korn erzielt.
  • Zu ihrer Verformung wird die staubförmige Masse konbinuierlich auf einen in der Technik angewendeten Drehteller, wie solche z. B. in der-Zementindustrie, Bauxitindustrie usw. üblich sind, aufgegeben, wobei gleichzeitig Wasser aufgedüst wird und durch Rotieren des Drehtellers mit Drehzahlen von etwa 8 bis 30 je Minute ein Kugelkorn entsteht. Man verwendet zweckmäßig eine Korngröße zwischen etwa 1,5 bis 4 mm, vorzugsweise 2. bis 3 mm, das gröbere Korn wird nach entsprechender Absiebung und Zerkleinerung wieder in die Produktion zurückgeführt. Die Trocknung des feuchten Kugelkorns geschieht in üblicher Weise kontinuierlich oder in Chargen. Mit den voranstehend angegebenen Maßnahmen ist es möglich,-den gesamten unverwendbaren Staub durch einfache mechanische Behandlung direkt in wertvolles Synthesekorn zu überführen. Dieses Kugelkorn, das unter den gleichen Bedingungen wie z.. B. das entsprechende Fadenkorn vorbehandelt bzw. reduziert wird und dessen Syntheseeigenschaften denen des Fadenkorus völlig gleich sind, dessen mechanische Eigenschaften aber nicht unerheblich besser sind, läßt sich ohne weiteres in Mischung oder in Schichtung mit Fadenkorn in den Reaktoren verwenden.
  • Sowohl bei Kobalt- als auch bei Eisenkatalysatoren wurde schon versucht, die Herstellung von Katalysatorkorn aus Staub vorzunehmen, wobei insbesondere ein feststehender zylindrischer Behälter verwendet wurde, in dem ein bis drei walzenförmige Arme rotieren. Auch hier wurde eine-Anfeuchtung der staubförmigen Masse vorgenommen.
  • Während jedoch beim Kobaltkatalysator die Syntheseeigenschaften durch diesen Arbeitsgang, wie bereits oben angegeben, in unerwünschtem Maße verschlechtert wurden, stellte sich bei Eisenkatalysatoren heraus, daß fast stets die mechanischen Eigenschaften des auf diese Weise gewonnenen Korns in keiner Weise befriedigten, so daß vor allem in Apparaturen großer Bauhöhe, z. B. 10 bis 20 m, ein erheblicher Anstieg des Druckverlustes beobachtet werden konnte und weiterhin schlechte Syntheseergebnisse (hohe Methanbildung, geringe Olefingehalte, eventuell Kohlenstoffabscheidung) festzustellen waren.
  • Die naheliegende Maßnahme, eine Gesamtverformung von gefällten Eisenkatalysatoren auf Kugelform vorzunehmen, ist deshalb ungünstig, weil in diesem Fall eine doppelte Trocknung, zusätzliche Zerkleinerung und Absiebung bzw. Klassierung der Katalysatormasse notwendig ist, wodurch sich die Kosten für den Katalysator in unerwünschter Weise erhöhen würden. Erst die Kombination der Herstellung von beispielsweise Fadenkorn und die alleinige Verarbeitung des bei diesem Prozeß anfallenden Anteils an Staub und Unterkorn in einer Menge von etwa 5 bis 20 0/o, bezogen auf z. B. das Fadenkorn, ergibt vom Wirtschaftlichkeitsstandpunkt betrachtet optimale Verhältnisse, darüber hinaus jedoch noch den Vorteil eines etwas geringeren Widerstandes im Reaktor auf Grund der bei einem Kugelkorn günstigeren Gasströmungsverhältnisse im Vergleich zu einem Fadenkorn und außerdem sehr gute Syntheseergebnisse.
  • Beispiel Bei der Herstellung eines Eisenkatalysators zur Kohlenoxydhydrierung im großtechnischen Maße hat die gefällte, gewaschene und imprägnierte Masse (Zusammensetzung 100 Fe : 5 Cu: 5 K2 O 25 SiO2) einen Wassergehalt von etwa 65 0/0.
  • Diese Masse wird mit Hilfe einer Strangpresse durch eine Lochplatte mit einer großen Anzahl von 3,5 mm großen Löchern gedrückt. Die austretenden Fäden werden auf einem laufenden Band, das mit Rauchgasen beheizt wird, bis auf 60°/oWasser vorgetrocknet und dann in einem Turbinentrockner kontinuierlich bis auf etwa 10 O/o Wasser fertig getrocknet. Das anfallende Produkt wird über einen Prallzerkleinerer geschickt, um die getrockneten Fäden auf eine einheitliche Länge von etwa 2 bis 4 mm zu zerkleinern. Anschließend wird über einen Vibrator, der oben ein 4-mm-Sieb und unten ein 2-mm-Sieb hat, abgesiebt. Das Korn über 4 mm geht auf den Prallzerkleinerer zurück. Der Turbinentrockner, Prallzerkleinerer und die dazwischenliegenden Fördereinrichtungen sind an eine Staubabsaugung angeschlossen.
  • Der stündliche Anfall an Produktion betrug: 80 kg Fadenkorn 2 bis 4 mm g kg Korn .... unter 2 mm (Unterkorn) II kg Staub aus der Staubabsaugung.
  • Die anfallenden Mengen Staub und Unterkorn wurden bisher als Abfall verworfen, da sich die chemische Wiederaufarbeitung in diesem Fall wegen der billigen Einsatzmaterialien nicht lohnte.
  • Die anfallenden g kg Unterkorn unterhalb 2 mm wurden zunächst in einer Kugelmühle auf eine Korngröße unter 250 jlt zerkleinert. Danach wurden sie mit den II kg Staub gemischt und auf einem Drehteller unter Wasserzusatz zu einem kugelförmigen Korn verformt. Die Behandlung auf dem Drehteller wurde so eingestellt, daß Körner über 4 mm Durchmesser praktisch nicht entstanden.
  • Vom Drehteller lief die verformte Masse über einen Vibrator, auf dem die Körner mit einem Durchmesser über 2 mm abgesiebt wurden. Dieses Material wurde nach einer Trocknung oberhalb I00° später dem Fadenkorn zugegeben. Das Unterkorn aus dem Vibrator kehrte auf den Drehteller zurück und wurde zum weiteren Aufbau größerer Körner verwendet.
  • Das Schüttgewicht des Drehtellerfadenkorns lag bei 0,75. Die Reduktion wurde unter den gleichen Bedingungen wie diejenige des Fadenkorns durchgeführt und ergab allein oder in Mischung mit dem Fadenkorn den gleichen Reduktionswert. Zum Beispiel wurde bei einer Reduktionstemperatur von 2280 und einer linearen Gasgeschwindigkeit von 1,4 m/Sek. mit Wasserstoff ein Gehalt von 25 bis 26 °/a an freiem Eisen gefunden. Bei Syntheseversuchen in einem 10 m hohen Syntheserohr von 32 mm 1. W. betrug der Druckverlust des aus Fadenkorn und Kugelkorn bestehenden Mischkorns etwa I,8 atü, während das Fadenkorn allein einen Druckverlust von über 2 atü aufwies. Die Syntheseergebnisse im Vergleich zu reinem Fadenkorn waren innerhalb der üblichen Toleranzen gleich.
  • In einem weiteren Versuch wurde das noch feuchte Drehtellerkorn in einem senkrecht stehenden Behälter kurze Zeit nachbehandelt.
  • Es trat eine weitere Verfestigung ein. Das Schüttgewicht des Korns nahm geringfügig zu. Die Syntheseeigenschaften dieses Korns waren denjenigen des ohne Nachbehandlung hergestellten Korns praktisch gleich.
  • Es gelang auf diese Weise, den gesamten bei der Herstellung von Fadenkorn anfallenden Staub einschließlich des Unterkorns in Nutzkorn zu überführen.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRUCHE: I. Verfahren zur Kohlenoxydhydrierung mittels gefällter Eisenkatalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß faden- und kugelförmige Katalysatorteilchen gleichzeitig verwendet werden, wobei die kugelförmigen Katalysatorteilchen aus dem bei der Produktion von Fadenkorn anfallenden Staub und Kleinkorn hergestellt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Staub und das Kleinkorn, die bei der Produktion von Fadenkorn anfallen und auf eine Korngröße unterhalb 2501u, vorzugsweise I bis 50 lt zerkleinert sind, auf bekannten Apparaturen, insbesondere Drehtellern, unter Wasserzugabe zu Kugeln geformt, auf I,5 bis 4 mm Korngröße gesiebt und in bekannter Weise getrocknet werden.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 720 575.
DER11987A 1953-06-28 1953-06-28 Verfahren zur Kohlenoxydhydrierung mittels gefaellter Eisenkatalysatoren Expired DE947067C (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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