EP2001825A1 - Method for commercially obtaining propene - Google Patents

Method for commercially obtaining propene

Info

Publication number
EP2001825A1
EP2001825A1 EP07727206A EP07727206A EP2001825A1 EP 2001825 A1 EP2001825 A1 EP 2001825A1 EP 07727206 A EP07727206 A EP 07727206A EP 07727206 A EP07727206 A EP 07727206A EP 2001825 A1 EP2001825 A1 EP 2001825A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
propene
acid
propane
gas stream
dehydrogenation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07727206A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Schubert
Ulrich Mueller
Christoph Kiener
Friedhelm Teich
Sven Crone
Falk Simon
Joerg Pastre
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.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP07727206A priority Critical patent/EP2001825A1/en
Publication of EP2001825A1 publication Critical patent/EP2001825A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/12Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/12Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers
    • C07C7/13Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers by molecular-sieve technique
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/223Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material containing metals, e.g. organo-metallic compounds, coordination complexes
    • B01J20/226Coordination polymers, e.g. metal-organic frameworks [MOF], zeolitic imidazolate frameworks [ZIF]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20Organic adsorbents
    • B01D2253/204Metal organic frameworks (MOF's)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/25Coated, impregnated or composite adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302Dimensions
    • B01D2253/31Pore size distribution
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24Hydrocarbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/70Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702Hydrocarbons
    • B01D2257/7022Aliphatic hydrocarbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/403Further details for adsorption processes and devices using three beds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/404Further details for adsorption processes and devices using four beds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0462Temperature swing adsorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047Pressure swing adsorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047Pressure swing adsorption
    • B01D53/0476Vacuum pressure swing adsorption
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to processes for the technical recovery of propene from a propene and at least one further hydrocarbon-containing gas stream and to the use of a porous organometallic framework for propene recovery.
  • Propene represents an important value product, which serves as a starting material for the production of polypropene, for example.
  • Propene like its homologous olefins, only occurs in very small quantities in natural gas or crude oil. Therefore, its direct extraction by isolation from natural sources is not of economic importance.
  • the object is achieved by a process for the technical recovery of propene from a propene and at least one further hydrocarbon-containing gas stream, comprising the steps
  • the proportion of propene in the gas stream can assume different values, this proportion being highly dependent on the source of the gas stream.
  • the proportion of propene which is contained in the gas stream based on the sum of the volume fractions of propene and the further hydrocarbon or the further hydrocarbons, in particular in the presence of propane, is particularly important since the separation of hydrocarbons, in particular propane and Propen represents the main problem.
  • the separation of other constituents of the gas stream may optionally take place in an upstream step and may also be carried out by other adsorbents instead of a porous organometallic framework. Furthermore, other methods, such as distillation, can be used for this purpose.
  • the gas stream contains at least one additional hydrocarbon. Typically, several additional hydrocarbons are included in addition. Depending on the source of the gas stream, in addition to propene, the at least one further hydrocarbon may be of different nature. Likewise, its content is usually dependent on the source of the gas stream.
  • the at least one hydrocarbon is propane.
  • hydrocarbons may in particular be C 1 -C 4 -alkanes, such as methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, C 2 -C 4 -alkenes, such as ethene, 1-butene, 2-butene and C 2 -C 4 -alkynes such as ethyne, propyne, 1-butyne, 2-butyne and allenes.
  • C 1 -C 4 -alkanes such as methane, ethane, propane, n-butane, isobutane
  • C 2 -C 4 -alkenes such as ethene, 1-butene, 2-butene and C 2 -C 4 -alkynes
  • ethyne propyne
  • 1-butyne 2-butyne and allenes
  • higher hydrocarbons may also be present in the gas mixture.
  • the gas stream contains from 5 to 95% by volume of propene, based on the sum of the proportions by volume of propene and the further hydrocarbon or the further hydrocarbons in the gas stream.
  • the proportion of propene is 10 to 95% by volume, more preferably 30 to 95% by volume, more preferably 50 to 95% by volume, even more preferably 70 to 95% by volume, in particular 90 to 95% by volume. %. It is further preferred that the absolute content of propene in the gas stream can also assume these values.
  • the gas stream is an optionally purified product stream from propene production.
  • such product streams typically contain further homologous alkanes, in particular propane, and alkenes and also other gaseous constituents, which, however, can be removed by simple purification steps.
  • gaseous water which can be correspondingly removed by a conventional drying agent or by condensation during compression and cooling.
  • carbon dioxide which can be removed by a simple gas scrubber.
  • ethyne and allenes which can be selectively hydrogenated beforehand.
  • the optionally purified product stream from the preparation of propene may be one which consists of a cracking process (steam cracking or catalytic cracking), of a propane dehydrogenation, of a methanol (methanol). OH) / dimethyl ether based petrochemical manufacturing process or olefin conversion (metathesis or olefin cracking).
  • a starting material for cracking process can be in addition to naphtha and LPG (liquid petroleum gas).
  • LPG mainly consists of propane and butanes.
  • naphtha itself represents a possible starting material for the production of propene. Approx. 15% by weight of the naphtha is converted to propene.
  • Naphtha is the starting material for steam cracking.
  • the desired target product for cracking naphtha is usually ethyne.
  • larger amounts of C 3 hydrocarbons arise.
  • the product spectrum ie the distribution between C 2 , C 3 and C 4 olefins can be adjusted. Typical temperatures are in the range of 800 to 1000 ° C.
  • steam bracken By dilution with steam (hence “steam bracken”) a favorable heat distribution in the pipe as well as by partial pressure reduction a favoring of the formation of crack products is reached.
  • a typical composition of a product stream for C 3 separation would be 90 to 96% propene, 3 to 7% propane, up to 3% each of propadiene and propyne, and optionally minor amounts of other higher and lower hydrocarbons such as methane , Ethane, ethylene, cyclopropane, butanes, butenes and C 5 - and C 6 -hydrocarbons.
  • the second largest source of propene is catalytic cracking, which today often employs fluid catalytic cracking (FCC), which in conventional refineries aims at alkylation or condensation for fuel production.
  • FCC cracking uses sand-like, fine catalysts (for example aluminum silicates) which have a large surface area.
  • the cracking to olefins occurs at temperatures between 500 and 600 ° C with a few seconds residence time.
  • the catalyst coking For regeneration, this is continuously discharged from the actual reactor and regenerated outside by burning. The energy released during burning is returned to the process.
  • olefin conversion olefin metathesis can also be carried out for propene production.
  • ethene and 2-butene can be converted to propene.
  • methanol or dimethyl ether conversion represents a more or less targeted propene production.
  • Such reactions are also referred to as "methanol to olefins".
  • ZSM-5 or SAPO zeolites
  • SAPO zeolites
  • propene must be separated from, among other things, more or less large amounts of LPG.
  • a particularly preferred preparation of propene for producing an optionally purified product stream is the propane dehydrogenation.
  • a preferred subject of the present invention is therefore that the optionally purified product stream from a cracking process, a propane dehydrogenation, an olefin metathesis or a methanol conversion for propene production, in particular from a propane dehydrogenation.
  • a preferred process for propane dehydrogenation comprises the steps:
  • A) a propane-containing feed gas stream a is provided;
  • the product gas stream b is cooled, optionally compressed and water vapor is separated by condensation, whereby a product gas stream c depleted in water vapor is obtained.
  • a propane-containing feed gas stream a is provided. This generally contains at least 80% by volume of propane, preferably 90% by volume of propane. In addition, the propane-containing feed gas stream a generally still contains butanes (n-butane, iso-butane). Typical compositions of the propane-containing feed gas stream are disclosed in DE-A 102 46 1 19 and DE-A 102 45 585. customary The propane-containing feed gas stream a is obtained from liquid petroleum gas (LPG).
  • LPG liquid petroleum gas
  • the propane-containing feed gas stream is fed into a hydrogenation zone and subjected to a generally catalytic dehydrogenation.
  • propane is partially dehydrogenated to propene in a dehydrogenation reactor on a dehydrogenating catalyst.
  • hydrogen and small quantities of methane, ethane, ethene and C 4 + hydrocarbons are obtained.
  • carbon oxides (CO, CO 2 ) in particular CO 2 , water vapor and, if appropriate, to a lesser extent inert gases in the product gas mixture of the catalytic propane dehydrogenation are generally produced.
  • the product gas stream of the dehydrogenation generally contains water vapor which has already been added to the dehydrogenation gas mixture and / or, upon dehydrogenation in the presence of oxygen (oxidative or non-oxidative), is formed during the dehydrogenation.
  • Inert gases nitrogen
  • oxygen are introduced into the dehydrogenation zone when the dehydrogenation is carried out in the presence of oxygen with the oxygen-containing gas stream fed in, provided that no pure oxygen is fed in.
  • oxygen-containing gas its oxygen content is generally at least 40% by volume, preferably at least 80% by volume, particularly preferably at least 90% by volume, in particular technically pure oxygen with an oxygen content> 99 %, in order to avoid too high an inert gas portion in the product gas mixture.
  • unreacted propane is present in the product gas mixture.
  • the propane dehydrogenation can in principle be carried out in all reactor types known from the prior art.
  • a comparatively comprehensive description of the invention suitable reactor types also includes "Catalytica® ® Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative Dehydrogenation Proces- ses" (Study Number 4192 OD, 1993, 430 Ferguson Drive, Mountain View, California, 94043-5272, USA).
  • the dehydrogenation can be carried out as oxidative or non-oxidative dehydrogenation.
  • the dehydration can be performed isothermally or adiabatically.
  • the dehydrogenation can be carried out catalytically in a fixed bed, moving bed or fluidized bed reactor.
  • the oxidative catalytic propane dehydrogenation is preferably carried out autothermally.
  • oxygen is additionally added to the reaction gas mixture of the propane dehydrogenation in at least one reaction zone and the hydrogen and / or hydrocarbon contained in the reaction gas mixture is at least partially mixed. burned, whereby at least part of the required Dehydrierebenson is generated in the at least one reaction zone directly in the reaction gas mixture.
  • One feature of non-oxidative driving versus oxidative driving is the at least intermediate formation of hydrogen, which is reflected in the presence of hydrogen in the dehydrogenation product gas. In oxidative dehydrogenation, there is no free hydrogen in the dehydrogenation product gas.
  • a suitable reactor form is the fixed bed tube or tube bundle reactor.
  • the catalyst dehydrogenation catalyst and optionally special oxidation catalyst
  • the catalyst is a fixed bed in a reaction tube or in a bundle of reaction tubes.
  • Typical reaction tube internal diameters are about 10 to 15 cm.
  • a typical Dehydrierrohrbündelreaktor comprises about 300 to 1000 reaction tubes. The temperature inside the reaction tube usually moves in the range of 300 to 1200 ° C, preferably in the range of 500 to 1000 ° C.
  • the working pressure is usually between 0.5 and 8 bar, often between 1 and 2 bar when using a low water vapor dilution, but also between 3 and 8 bar when using a high steam dilution (according to the so-called “steam active reforming process” (STAR) Process) or the Linde process) for the dehydrogenation of propane or butane by Phillips Petroleum Co.
  • Typical catalyst loadings (GHSV) are from 500 to 2000 h -1 , based on the hydrocarbon used.
  • the catalyst geometry can be, for example, spherical or cylindrical (hollow or full).
  • the catalytic propane dehydrogenation can also be carried out in a heterogeneously catalyzed manner in a fluidized bed, in accordance with the Snampropoti / Yarsintez-FBD process.
  • a fluidized bed in accordance with the Snampropoti / Yarsintez-FBD process.
  • two fluidized beds are operated side by side, one of which is usually in the state of regeneration.
  • the working pressure is typically 1 to 2 bar, the dehydrated temperature usually 550 to 600 ° C.
  • the heat required for the dehydrogenation can be introduced into the reaction system in that the dehydrogenation catalyst is preheated to the reaction temperature.
  • the preheater By adding an oxygen-containing co-feed, the preheater can be partly dispensed with, and the heat required is generated directly in the reactor system by combustion of hydrogen and / or hydrocarbons in the presence of oxygen.
  • a hydrogen-containing co-feed may additionally be admixed.
  • the catalytic propane dehydrogenation can be carried out in a tray reactor. If the dehydrogenation is effected with the introduction of an oxygen-containing gas stream Totherm performed, it is preferably carried out in a tray reactor. This contains one or more successive catalyst beds. The number of catalyst beds may be 1 to 20, advantageously 1 to 6, preferably 1 to 4 and in particular 1 to 3. The catalyst beds are preferably flowed through radially or axially from the reaction gas. In general, such a tray reactor is operated with a fixed catalyst bed. In the simplest case, the fixed catalyst beds are arranged in a shaft furnace reactor axially or in the annular gaps of concentrically arranged cylindrical gratings. A shaft furnace reactor corresponds to a horde. The performance of dehydrogenation in a single shaft furnace reactor corresponds to one embodiment. In a further preferred embodiment, the dehydrogenation is carried out in a tray reactor with 3 catalyst beds.
  • the amount of the oxygen-containing gas added to the reaction gas mixture is selected such that the amount of heat required for the dehydrogenation of the propane is produced by the combustion of hydrogen present in the reaction gas mixture and optionally of hydrocarbons present in the reaction gas mixture and / or of carbon present in the form of coke is produced.
  • the total amount of oxygen fed, based on the total amount of propane is 0.001 to 0.8 mol / mol, preferably 0.001 to 0.6 mol / mol, particularly preferably 0.02 to 0.5 mol / mol.
  • Oxygen can be used either as pure oxygen or as an oxygen-containing gas containing inert gases.
  • the oxygen content of the oxygen-containing gas used is high and at least 40 vol .-%, preferably at least 80 vol .-%, in particular - Preferably it is at least 90 vol .-%.
  • Particularly preferred oxygen-containing gas is technically pure oxygen with an O 2 content of about 99 vol .-%.
  • the hydrogen burned to generate heat is the hydrogen formed during the catalytic propane dehydrogenation and, if appropriate, the hydrogen gas additionally added to the reaction gas mixture.
  • the hydrogen gas preferably, sufficient hydrogen should be present so that the molar ratio H 2 / O 2 in the reaction gas mixture immediately after the introduction of oxygen is 1 to 10, preferably 2 to 5 mol / mol. This applies to multi-stage reactors for each intermediate feed of oxygen-containing and possibly hydrogen-containing gas.
  • the hydrogen combustion takes place catalytically.
  • the dehydrogenation catalyst used generally also catalyzes the combustion of the hydrocarbons and of hydrogen with oxygen, so that in principle no special oxidation catalyst different from this one is required.
  • the reaction is carried out in the presence of one or more oxidation catalysts which are selective catalyze the combustion of hydrogen to oxygen in the presence of hydrocarbons.
  • the combustion of these hydrocarbons with oxygen to CO, CO 2 and water is therefore only to a minor extent.
  • the dehydrogenation catalyst and the oxidation catalyst are present in different reaction zones.
  • the oxidation catalyst may be present in only one, in several or in all reaction zones.
  • the catalyst which selectively catalyzes the oxidation of hydrogen is disposed at the sites where higher oxygen partial pressures prevail than at other locations of the reactor, particularly near the oxygen-containing gas feed point.
  • the feeding of oxygen-containing gas and / or hydrogen-containing gas can take place at one or more points of the reactor.
  • an intermediate feed of oxygen-containing gas and of hydrogen-containing gas takes place before each tray of a tray reactor.
  • the feed of oxygen-containing gas and of hydrogen-containing gas takes place before each horde except the first horde.
  • behind each feed point is a layer of a specific oxidation catalyst, followed by a layer of the dehydrogenation catalyst.
  • no special oxidation catalyst is present.
  • the dehydrogenation temperature is generally 400 to 1100 ° C
  • the pressure in the last catalyst bed of the tray reactor generally 0.2 to 15 bar, preferably 1 to 10 bar, particularly preferably 1 to 5 bar.
  • the load (GHSV) is generally 500 to 2000 h "1 , in high load mode also up to 100 000 h " 1 , preferably 4000 to 16 000 IT. 1
  • a preferred catalyst which selectively catalyzes the combustion of hydrogen contains oxides and / or phosphates selected from the group consisting of the oxides and / or phosphates of germanium, tin, lead, arsenic, antimony or bismuth.
  • Another preferred catalyst which catalyzes the combustion of hydrogen contains a noble metal of VIII. And / or I. Maury.
  • the dehydrogenation catalysts used generally have a carrier and an active composition.
  • the carrier is usually made of a heat-resistant oxide or mixed oxide.
  • the dehydrogenation catalysts contain a metal oxide selected from the group consisting of zirconia, zinc oxide, alumina, silica, titania, magnesia, lanthana, ceria and their mixtures, as carriers.
  • the mixtures may be physical mixtures or chemical mixed phases such as magnesium or zinc-aluminum oxide mixed oxides.
  • Preferred supports are zirconia and / or silica, particularly preferred are mixtures of zirconia and silica.
  • Suitable shaped catalyst body geometries are strands, stars, rings, saddles, spheres, foams and monoliths with characteristic dimensions of 1 to 100 mm.
  • the active composition of the dehydrogenation catalysts generally contain one or more elements of VIII. Subgroup, preferably platinum and / or palladium, more preferably platinum. In addition, the dehydrogenation catalysts may comprise one or more elements of main group I and / or II, preferably potassium and / or cesium. Furthermore, the dehydrogenation catalysts may contain one or more elements of the IM. Subgroup including the lanthanides and actinides, preferably lanthanum and / or cerium. Finally, the dehydrogenation catalysts may contain one or more elements of III. and / or IV. Main group, preferably one or more elements from the group consisting of boron, gallium, silicon, germanium, tin and lead, particularly preferably tin.
  • the dehydrogenation catalyst contains at least one element of subgroup VIII, at least one element of main group I and / or II, at least one element of IM. and / or IV. main group and at least one element of IM.
  • Subgroup including the lanthanides and actinides.
  • all dehydrogenation catalysts can be used which are described in WO 99/46039, US Pat. No. 4,788,371, EP-A 705,136, WO 99/29420, US Pat. No. 5,220,091, US Pat. No. 5,430,220, US Pat. No. 5,877,369, EP 0 1 17 146, DE-A 199 37 106, DE-A 199 37 105 and DE-A 199 37 107 are disclosed.
  • Particularly preferred catalysts for the above-described variants of the autothermal propane dehydrogenation are the catalysts according to Examples 1, 2, 3 and 4 of DE-A 199 37 107.
  • the autothermal propane dehydrogenation is preferably carried out in the presence of steam.
  • the added water vapor serves as a heat carrier and supports the gasification of organic deposits on the catalysts, whereby the coking of the catalysts counteracted and the service life of the catalysts is increased.
  • the organic deposits are converted into carbon monoxide, carbon dioxide and possibly water.
  • the dehydrogenation catalyst can be regenerated in a manner known per se.
  • steam can be added to the reaction gas mixture or, from time to time, an oxygen-containing gas can be passed over the catalyst charge at elevated temperature and the deposited carbon burned off. If appropriate, the catalyst is reduced after regeneration with a hydrogen-containing gas.
  • the product gas stream b can be separated into two partial streams, with a partial stream being returned to the autothermal dehydrogenation, in accordance with the cycle gas procedure described in DE-A 102 11 275 and DE-A 100 28 582.
  • the propane dehydrogenation can be carried out as an oxidative dehydrogenation.
  • the oxidative propane dehydrogenation can be carried out as a homogeneous oxidative dehydrogenation or as a heterogeneously catalyzed oxidative dehydrogenation.
  • the propane dehydrogenation is designed as a homogeneous oxydehydrogenation in the context of the process according to the invention, it can be prepared in principle as described in US-A 3,798,283, CN-A 1, 105,352, Applied Catalysis, 70 (2), 1991, p to 187, Catalysis Today 13, 1992, pp. 673 to 678 and the earlier application DE-A 1 96 22 331.
  • the temperature of the homogeneous oxydehydrogenation is generally from 300 to 700 ° C, preferably from 400 to 600 ° C, more preferably from 400 to 500 ° C.
  • the pressure can be 0.5 to 100 bar or 1 to 50 bar. Often it will be at 1 to 20 bar, especially at 1 to 10 bar.
  • the residence time of the reaction gas mixture under oxydehydrogenation conditions is usually 0.1 or 0.5 to 20 seconds, preferably 0.1 or 0.5 to 5 seconds.
  • a tube furnace or a tube bundle reactor may be used, e.g. a countercurrent furnace with flue gas as the heat carrier, or a tube bundle reactor with molten salt as the heat transfer medium.
  • the propane to oxygen ratio in the starting mixture to be used may be 0.5: 1 to 40: 1.
  • the molar ratio of propane to molecular oxygen in the starting mixture is preferably ⁇ 6: 1, preferably ⁇ 5: 1.
  • the aforesaid ratio will be> 1: 1, for example> 2: 1.
  • the starting mixture may comprise further, essentially inert constituents, such as H 2 O, CO 2 , CO, N 2 , noble gases and / or propene. Propene may be included in the refinery's C 3 fraction.
  • the first reaction stage is designed as a heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation
  • this can in principle be carried out as described in US-A 4,788,371, CN-A 1, 073,893, Catalysis Letters 23 (1994) 103-106, W. Zhang Gaodeng Xuexiao Huaxue Xuebao, 14 (1993) 566, Z. Huang, Shiyou Huangong, 21 (1992) 592, WO 97/36849, DE-A 1 97 53 817, US-A 3,862,256, US-A 3,887,631, DE-A 1 95 30 454, US Pat. No. 4,341,664, J.
  • Particularly suitable oxydehydrogenation catalysts are the multimetal oxide materials or catalysts A of DE-A 1 97 53 817, the multimetal oxide materials or catalysts A mentioned as being preferred being very particularly advantageous.
  • the active compounds used are, in particular, multimetal oxide materials of the general formula I.
  • M 1 Co, Ni, Mg, Zn, Mn and / or Cu,
  • Suitable Mo-V-Te / Sb-Nb-O multimetal oxide catalysts are described in EP-A 0 318 295, EP-A 0 529 853, EP-A 0 603 838, EP-A 0 608 836, EP-A 0 608 838 EP-A 0 895 809, EP-A 0 962 253, EP-A 1 192 987, DE-A 198 35 247, DE-A 100 51 419 and DE-A 101 19 933.
  • Suitable Mo-V-Nb-O multimetal oxide catalysts are described, inter alia, in EM Thorsteinson, TP Wilson, FG Young, PH Kasei, Journal of Catalysis 52 (1978), pages 16-132 and in US 4,250,346 and EP-A 0294 845th
  • suitable active masses can be prepared in a simple manner by using a suitable source of their components as intimately as possible. preferably finely divided, their stoichiometry correspondingly composed dry mixture and this calcined at temperatures of 450 to 1000 ° C.
  • the calcination can be carried out both under inert gas and under an oxidative atmosphere such as air (mixture of inert gas and oxygen) as well as under reducing atmosphere (eg mixture of inert gas, oxygen and NH 3 , CO and / or H 2 ).
  • Suitable sources of the components of the multimetal oxide active materials are oxides and / or compounds which can be converted into oxides by heating, at least in the presence of oxygen.
  • suitable starting compounds are in particular halides, nitrates, formates, oxalates, citrates, acetates, carbonates, amine complex salts, ammonium salts and / or hydroxides.
  • the multimetal oxide compositions can be used for the process according to the invention in shaped both in powder form and to specific catalyst geometries, wherein the shaping can take place before or after the final calcination.
  • Suitable unsupported catalyst geometries are e.g. Solid cylinder or hollow cylinder with an outer diameter and a length of 2 to 10 mm. In the case of the hollow cylinder, a wall thickness of 1 to 3 mm is appropriate.
  • Suitable hollow cylinder geometries are e.g. 7mm x 7mm x 4mm or 5mm x 3mm x 2mm or 5mm x 2mm x 2mm (each length x outside diameter x inside diameter).
  • the solid catalyst can also have ball geometry, wherein the ball diameter can be 2 to 10 mm.
  • the shaping of the powdered active composition or its powdery, not yet calcined precursor composition can also be effected by application to preformed inert catalyst supports.
  • the layer thickness of the powder mass applied to the carrier body is expediently chosen in the range from 50 to 500 mm, preferably in the range from 150 to 250 mm.
  • carrier materials it is possible to use customary porous or non-porous aluminum oxides, silicon dioxide, thorium dioxide, zirconium dioxide, silicon carbide or silicates, such as magnesium silicate or aluminum silicate.
  • the carrier bodies may be regularly or irregularly shaped, with regularly shaped carrier bodies having a marked surface roughness, e.g. Balls, hollow cylinders or saddles with dimensions in the range of 1 to 100 mm are preferred. Suitable is the use of substantially nonporous, surface roughness, spherical steatite supports whose diameter is 1 to 8 mm, preferably 4 to 5 mm.
  • the reaction temperature of the heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation of propane is generally from 300 to 600 ° C, usually from 350 to 500 ° C.
  • Pressure is 0.2 to 15 bar, preferably 1 to 10 bar, for example 1 to 5 bar. Pressures above 1 bar, eg 1, 5 to 10 bar, have proven to be particularly advantageous.
  • the heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation of the propane takes place on a fixed catalyst bed.
  • the latter is expediently poured into the tubes of a tube bundle reactor, as described, for example, in EP-A 700 893 and in EP-A 700 714 and in the literature cited in these publications.
  • the average residence time of the reaction gas mixture in the catalyst bed is normally 0.5 to 20 seconds.
  • the propane to oxygen ratio in the reaction gas starting mixture to be used for the heterogeneously catalyzed propane oxydehydrogenation may be 0.5: 1 to 40: 1 , It is advantageous if the molar ratio of propane to molecular oxygen in the starting gas mixture is ⁇ 6: 1, preferably ⁇ 5: 1. In general, the aforementioned ratio will be> 1: 1, for example 2: 1.
  • the starting gas mixture may comprise further, substantially inert constituents such as H 2 O, CO 2 , CO, N 2 , noble gases and / or propene.
  • Cr, C 2 and C 4 hydrocarbons may also be present to some extent.
  • the product gas stream b when leaving the dehydrogenation zone is generally under a pressure of 0.2 to 15 bar, preferably 1 to 10 bar, more preferably 1 to 5 bar, and has a temperature in the range of 300 to 700 ° C.
  • a gas mixture which generally has the following composition: 10 to 80% by volume of propane, 5 to 50% by volume of propene, 0 to 20% by volume of methane, ethane, ethene and C 4 + Hydrocarbons, 0 to 30% by volume of carbon oxides, 0 to 70% by volume of steam and 0 to 25% by volume of hydrogen and 0 to 50% by volume of inert gases.
  • a gas mixture which generally has the following composition: 10 to 80 vol .-% propane, 5 to 50 vol .-% propene, 0 to 20 vol .-% of methane, ethane, ethene and C 4 + hydrocarbons, 0.1 to 30% by volume of carbon oxides, 1 to 70% by volume of steam and 0.1 to 25% by volume of hydrogen and 0 to 30% by volume of inert gases.
  • water is first separated from the product gas stream b.
  • the separation of water is carried out by condensation by cooling and optionally compressing the product gas stream b and can be carried out in one or more cooling and optionally compression stages.
  • the product gas stream b is cooled to a temperature in the range from 20 to 80.degree. C., preferably from 40 to 65.degree.
  • the product gas stream can be compressed, generally to a pressure in the range of 2 to 40 bar, preferably 5 to 20 bar, particularly preferably 10 to 20 bar.
  • the product gas stream b is passed through a cascade of heat exchangers and initially cooled to a temperature in the range of 50 to 200 ° C and then in a quench tower with water to a temperature of 40 to 80 ° C, for example 55 ° C further cooled.
  • Suitable heat exchangers are, for example, direct heat exchangers and countercurrent heat exchangers, such as gas-gas countercurrent heat exchangers, and air coolers.
  • a water vapor depleted product gas stream c This generally contains 0 to 10 vol .-% water vapor.
  • drying using a molecular sieve in particular molecular sieve 3A, 4A, 13X or aluminum oxides, or membranes may be preferred when using certain adsorbents in step D).
  • carbon dioxide can be separated off from the gas stream c by scrubbing the gas or by adsorption on solid adsorbents.
  • the carbon dioxide gas scrubber may be preceded by a separate combustion stage in which carbon monoxide is selectively oxidized to carbon dioxide.
  • sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution or an alkanolamine solution is generally used as the washing liquid; preference is given to using an activated N-methyldiethanolamine solution.
  • the product gas stream c is compressed to a pressure in the range from 5 to 25 bar by single or multi-stage compression. It is possible to obtain a carbon dioxide-depleted stream c having a CO 2 content of generally ⁇ 1000 ppm, preferably ⁇ 100 ppm, more preferably ⁇ 20 ppm.
  • suitable solid sorbents for example molecular sieve 13X, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide or hydrotalcites.
  • the purified product stream thus obtained from propene production constitutes the gas stream containing at least propane and propene used in the process according to the invention for the industrial recovery of propene.
  • the porous organometallic framework contains at least one at least one metal ion coordinated at least bidentate organic compound.
  • This organometallic framework is described, for example, in US Pat. No. 5,648,508, EP-A-0 790 253, MOKeeffe et al., J. Sol. State Chem., 152 (2000), pages 3 to 20, H. Li et al., Nature 402 (1999), p. 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9, (1999), p.
  • the organometallic frameworks according to the present invention contain pores, in particular micro and / or mesopores.
  • Micropores are defined as those having a diameter of 2 nm or smaller and mesopores are defined by a diameter in the range of 2 to 50 nm, each according to the definition as defined by Pure & Applied Chem. 57, (1485), 603-619 , in particular on page 606.
  • the presence of micro- and / or mesopores can be checked by means of sorption measurements, these measurements determining the MOF's absorption capacity for nitrogen at 77 Kelvin according to DIN 66131 and / or DIN 66134.
  • the specific surface area - calculated according to the Langmuir model according to DIN 66135 (DIN 66131, 66134) for a framework material in powder form is more than 5 m 2 / g, more preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, more preferably more than 500 m 2 / g, even more preferably more than 1000 m 2 / g and particularly preferably more than 1500 m 2 / g.
  • MOF shaped bodies can have a lower active surface; but preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, even more preferably more than 500 m 2 / g, in particular more than 1000 m 2 / g.
  • the maximum of the pore diameter distribution should be at least 4 ⁇ . This maximum is preferably between 4.3 and 20 ⁇ . Particularly preferred is the range between 5 and 13 ⁇ .
  • the metal component in the framework material according to the present invention is preferably selected from groups Ia, IIa, IIIa, IVa to Villa and Ib to VIb. Further preferred are the groups IIa, IMb, IMa to VIa of the Periodic Table of the Elements and the lanthanides, V, Mn, Fe, Ni, Co. Particularly preferred are Mg, Ca, Sr, Ba,
  • At least bidentate organic compound refers to an organic compound containing at least one functional group capable of having at least two, preferably two coordinative, bonds to a given metal ion, and / or to two or more, preferably two, metal atoms, respectively to form a coordinative bond.
  • Examples of functional groups which can be used to form the abovementioned coordinative bonds are, for example, the following functional groups: -CO 2 H, -CS 2 H, -NO 2 , -B (OH) 2 , -SO 3 H, - Si (OH) 3 , -Ge (OH) 3 , -Sn (OH) 3 , -Si (SH) 4 , -Ge (SH) 4 , -Sn (SH) 3 , -PO 3 H, -AsO 3 H , -AsO 4 H, -P (SH) 3 , -As (SH) 3 , -CH (RSH) 2 , -C (RSH) 3 -CH (RNH 2 ), -C (RNH 2 ) 3 , -CH (ROH) 2 , -C (ROH) 3 , -CH (RCN) 2 , -C (RCN) 3 , wherein R, for example, preferably an
  • functional groups are to be mentioned in which the abovementioned radical R is absent.
  • R is absent.
  • -CH (SH) 2 , -C (SH) 3 -CH (NH 2 ) 2 , -C (NH 2 J 3 , -CH (OH) 2 , -C (OH) 3 , -CH (CN) 2 or -C (CN) 3 .
  • the at least two functional groups can in principle be bound to any suitable organic compound, as long as it is ensured that the organic compound having these functional groups is capable of forming the coordinative bond and the preparation of the framework.
  • the organic compounds which contain the at least two functional groups are preferably derived from a saturated or unsaturated aliphatic compound. bond or an aromatic compound or an aliphatic as well as aromatic compound.
  • the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound may be linear and / or branched and / or cyclic, wherein also several cycles per compound are possible. More preferably, the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound contains 1 to 15, more preferably 1 to 14, further preferably 1 to 13, further preferably 1 to 12, further preferably 1 to 11 and particularly preferably 1 to 10 C atoms such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms. Methane, adamantane, acetylene, ethylene or butadiene are particularly preferred in this case.
  • the aromatic compound or the aromatic part of both aromatic and aliphatic compound may have one or more cores, such as two, three, four or five cores, wherein the cores may be separated from each other and / or at least two nuclei in condensed form.
  • the aromatic compound or the aromatic part of the both aliphatic and aromatic compound one, two or three nuclei, with one or two nuclei being particularly preferred.
  • each nucleus of the named compound may contain at least one heteroatom, such as, for example, N, O, S, B, P, Si, Al, preferably N, O and / or S.
  • the aromatic compound or the aromatic moiety of the both aromatic and aliphatic compounds contains one or two C 6 cores, the two being either separately or in condensed form.
  • Benzene, naphthalene and / or biphenyl and / or bipyridyl and / or pyridyl may in particular be mentioned as aromatic compounds.
  • Examples include trans-muconic acid or fumaric acid or phenylenebisacrylic acid.
  • the at least bidentate organic compound is preferably derived from a di-, tri- or tetracarboxylic acid or its sulfur analogs.
  • the term "derive" in the context of the present invention means that the at least bidentate organic compound can be present in the framework material in partially deprotonated or completely deprotonated form.
  • least bidentate organic compound containing further substituents such as -OH, -NH 2 , -OCH 3 , -CH 3 , -NH (CH 3 ), -N (CH 3 J 2 , -CN and halides.
  • dicarboxylic acids such as
  • carboxylic acid 1, 2-benzenedicarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, pyridine-2,3-dicarboxylic acid, 1,3-butadiene-1,4-dicarboxylic acid, 1,4-benzenedicarboxylic acid, p-benzenedicarboxylic acid, imidazole acid.
  • each of the cores can contain at least one heteroatom, where two or more nuclei have identical or different heteroatoms may contain.
  • monocarboxylic dicarboxylic acids preference is given to monocarboxylic dicarboxylic acids, monocarboxylic tricarboxylic acids, monocarboxylic tetracarboxylic acids, dicercaric dicarboxylic acids, dicercaric tricarboxylic acids, dicercaric tetracarboxylic acids, tricyclic dicarboxylic acids, tricarboxylic tricarboxylic acids, tricarboxylic tetracarboxylic acids, tetracyclic dicarboxylic acids, tetracyclic tricarboxylic acids and / or tetracyclic tetracarboxylic acids.
  • Suitable heteroatoms are, for example, N, O, S, B, P, Si, Al, preferred heteroatoms here are N, S and / or O.
  • a suitable substituent in this regard inter alia, -OH, a nitro group, an amino group or an alkyl or To name alkoxy group.
  • At least bidentate organic compounds are acetylenedicarboxylic acid (ADC), benzenedicarboxylic acids, naphthalenedicarboxylic acids, biphenyldicarboxylic acids such as 4,4'-biphenyldicarboxylic acid (BPDC), bipidinedicarboxylic acids such as 2,2'-bipyridinedicarboxylic acids such as 2,2'-bipyridine 5,5'-dicarboxylic acid, benzene tricarboxylic acids such as 1, 2,3-benzenetricarboxylic acid or 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid (BTC), adamantane tetracarboxylic acid (ATC), adamantane dibenzoate (ADB) benzene tribenzoate (BTB), methanetetrabenzoate (MTB ), Adamantane tetrabenzoate or dihydroxyterephthalic acids such as 2,5-dihydroxy
  • Isophthalic acid, terephthalic acid, 2,5-dihydroxyterephthalic acid, 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 2,2'-bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid, aminoterephthalic acid or diaminoterephthalic acid are very particularly preferably used .
  • the MOF may also comprise one or more monodentate ligands.
  • Suitable solvents for the preparation of the MOF include i.a. Ethanol, dimethylformamide, toluene, methanol, chlorobenzene, diethylformamide, dimethyl sulfoxide, water, hydrogen peroxide, methylamine, sodium hydroxide solution, N-methylpolidone ether, acetonitrile, benzyl chloride, triethylamine, ethylene glycol and mixtures thereof.
  • Other metal ions, at least bidentate organic compounds and solvents for the production of MOF include i.a. in US Pat. No. 5,648,508 or DE-A 101 11 230.
  • the pore size of the MOF can be controlled by choice of the appropriate ligand and / or the at least bidentate organic compound. Generally, the larger the organic compound, the larger the pore size.
  • the pore size is preferably from 0.2 nm to 30 nm, more preferably the pore size is in the range from 0.3 nm to 3 nm, based on the crystalline material.
  • pores also occur whose size distribution can vary.
  • more than 50% of the total pore volume, in particular more than 75%, of pores having a pore diameter of up to 1000 nm is formed.
  • a majority of the pore volume is formed by pores of two diameter ranges. It is therefore more preferable if more than 25% of the total pore volume, in particular more than 50% of the total pore volume of pores is formed, which are in a diameter range of 100 nm to 800 nm and if more than 15% of the total pore volume, in particular more than 25% of the total pore volume is formed by pores which are in a diameter range of up to 10 nm.
  • the pore distribution can be determined by means of mercury porosimetry.
  • the organometallic frameworks are generally used as moldings, for example as random beds of spheres, rings, strands or tablets or as ordered internals such as packings, honeycomb bodies and monoliths.
  • moldings are described, for example, in WO-A 03/102 000. Preference is given to the use of moldings which are packed as densely as possible. Therefore, the shaped bodies at their narrowest point preferably at most 3 mm, more preferably at most 2 mm, most preferably at most 1, 5 mm in diameter. Very particular preference is given to moldings in tablet form. Alternatively, an installation in the form of a monolithic structure, since the large channels are also good to flush, while the material in the walls also sits very tightly packed.
  • step (a) of the process according to the invention for the technical recovery of propene no complete separation of the propene from the other gas constituents is required.
  • the aim is rather as complete as possible loading of the adsorbent with pure propene. Since the adsorption coefficient of propene to the adsorbent is higher than that of the other gas constituents, other gas constituents are successively displaced from the adsorption sites, so that finally propene is selectively adsorbed. This applies in particular to the propane present in the gas stream.
  • the adsorbent is in an adsorber.
  • the adsorbent or the adsorber may contain other adsorbents such as molecular sieves or the like.
  • the adsorber reactor is part of an adsorber system comprising at least three adsorbers which operate out of phase.
  • the release of the propene according to step (b) of the process according to the invention for the technical recovery of propene is preferably carried out by changing at least one of the physical parameters selected from the group consisting of pressure and temperature. Preferably, at least one pressure change takes place.
  • the release by pressure change can be done by pressure reduction to the application of vacuum.
  • the reduction of the partial pressure of propene is sufficient to release it. This can be done, for example, by displacing the propene with inert gas, which can later be easily separated again.
  • Step (a) of the process according to the invention for the technical recovery of propene represents an adsorption step
  • step (b) of the process according to the invention for the technical recovery of propene represents a desorption step. If the adsorption and the desorption occur under changing pressure and / or temperature, numerous possibilities of a technical realization are known to the person skilled in the art.
  • the bed of an adsorber need not necessarily contain only a single adsorbent, but may consist of several layers of different materials. This can be used, for example, to sharpen the breakthrough front of the adsorbed species during the adsorption phase.
  • a pressure swing adsorption for propane / propene T rennung be configured as follows: In four reactors operate in parallel in the following phases: In phase 1, an adsorber by supplying fresh gas, gas from a second adsorber in the adsorption mode or exhaust gas from a second adsorber , which is decompressed at the same time, brought to the working pressure (p m a x ⁇ m ai). In phase 2, the adsorbent is completely loaded with propene by further feed feed, preferably until the entire adsorption front has broken through and no more propene is adsorbed. In this case, a second reactor downstream in the adsorption mode is preferably switched on before breakthrough of the propene front.
  • the adsorber is purged with pure propene to displace non-adsorbed residual propane present in the adsorber.
  • Rinsing may be in cocurrent or countercurrent, with direct current being preferred.
  • the rinsing can be carried out at adsorption pressure.
  • a prior lowering of the adsorber pressure is preferred, particularly preferred is a similar propene partial pressure in the adsorption (phase 2) and purge phase (phase 3).
  • the released at this pressure reduction gas mixture can be fed to another adsorber during phase 1 for pressure build-up.
  • the loaded and purged adsorber is decompressed to recover the pure propylene stream.
  • the product is preferably removed in countercurrent.
  • a negative pressure can be applied in phase 4.
  • This embodiment is an example of a VPSA method.
  • the heat input can take place in different ways: Conductively via internal heat exchangers, convectively via external heat exchangers or by radiation, for example by irradiation of micro or radio waves.
  • a heat input exceeding the desorption cooling compensation can be used to further facilitate desorption of the propene during phase 4.
  • One Such process is a combination of pressure swing and thermal swing adsorption.
  • Desorption of the desired product can also be effected by displacement with an auxiliary component, for example N 2 , CO 2 or water vapor. It is exploited that the auxiliary component lowers the partial pressure of the propylene in the gas phase, while the absolute pressure can remain constant.
  • a more strongly adsorbing auxiliary component such as steam or CO 2 , may also result in displacement of the product of value from the surface of the adsorbent. In the latter case, however, the auxiliary component must be removed in a further step from the surface of the adsorbent, z. B. by raising the temperature.
  • temperature levels can be set, which lead in the presence of propylene to undesirable side reactions such as polymerization. Since in such a driving mode the excipient can get into the desorbed, a separation step, for. Example, by condensation, adsorption, separation via a membrane, distillation or by selective washing, connect.
  • the phases do not necessarily have the same length, so that a smaller or larger number of adsorbers can be used for synchronization.
  • a further purification preferably adsorptive, can follow, in which case another adsorbent can also be used.
  • the adsorption is generally carried out at a temperature in the range of -50 to 250 ° C, preferably -10 to 90 ° C and particularly preferably 0 to 80 ° C. Further more preferably, the adsorption is carried out at a temperature in the range of 10 to 70 ° C, especially at 20 to 60 ° C and most preferably at 30 to 50 ° C.
  • the adsorption takes place at a pressure of generally from 1 to 40 bar, preferably from 1.5 to 20 bar, more preferably from 2 to 15 bar and in particular from 2.5 to 10 bar. Most preferably, the adsorption is carried out at a pressure in the range of 2.5 to 5 bar.
  • the desorption phase itself can be done both by reducing the pressure and by heat input as well as by a combination of both measures.
  • the pressure reduction is preferably carried out to a pressure of less than 2.5 bar, in particular less than 2 bar.
  • the specified pressure values represent absolute values.
  • the adsorption / desorption can be designed as a fixed bed, fluidized bed or moving bed process.
  • Suitable apparatus are, for example, fixed bed reactors, rotary adsorbers or venetian blind filters.
  • a detailed description of possible apparatus can be found in: Werner KITA, "Adsorption from the Gas Phase", VCH (Weinheim), H. Brauer, "The Adsorption Technique an Area with a Future", Chem.-Ing. Tech 57 (1985) 8, 650-653; Dieter Bathen, Marc Breitbach “adsorption technology", VDI book, 2001.
  • the released propene can be obtained with a purity of more than 95% by volume with respect to the sum of the proportions by volume of propane and propene. More preferably, the purity is more than 99% by volume, in particular at least 99.5% by volume (polymer grade).
  • Another object of the present invention is the use of a porous organometallic framework material containing at least one coordinated to at least one metal ion, at least bidentate organic compound for the technical production of propene from a gas stream containing at least propane and propylene.
  • Example 2 Separation on an Al-terephthalic acid MOF
  • Example 5 An adsorber with a volume of about 0.2 l is filled with in each case different adsorbents in the activated state and these are additionally removed before the actual measurement in a warm nitrogen stream of residual moisture and adhering CO 2 .
  • the adsorber is first purged with pure propane at room temperature in a pressureless state for 15 minutes, and then the pressure in the system is increased to 5 bar. The pressure regulation takes place via downstream needle valves.
  • Fig. 1 shows the time course of the IR signal for propene (breakthrough curves).
  • the IR signal [a.u.] is plotted as a function of time t (in min.).
  • adsorbents of Table 2 are as shown in Fig. 1 assigned to the individual curves.
  • propene was adsorptively separated from a gas mixture, which comes very close to the real composition of a product stream from the propane dehydrogenation.
  • the adsorbent used was Cu-BTC-MOF in the form of 1.5 mm strands.
  • the gas mixture is composed as follows: about 1.5% ethane, about 1.5% ethene,
  • the sorbent is freed overnight from any adhering water or CO 2 with warm, dry nitrogen (about 50 ° C, 500 Nl / h) before each experiment.
  • experiment A the reactor was pressed with pure propane to 2.5 bar. During the adsorption of propane, a temperature rise of 50 K was measured. After the reactor had cooled back to room temperature, it was charged with the gas mixture.
  • Fig. 2 the concentrations of propane and propene and the course of flow and pressure are shown.
  • the gas concentration (%) and gas flow (Nl / h) c and the pressure p (bar) as a function of time t (min.) Is shown.
  • Curve 1 corresponds to the Fresh gas flow
  • curve 2 of the propane concentration curve 3 the pressure and curve 4 of the propene concentration.
  • Experiment B In experiment B, the reactor was pressurized with nitrogen to 2.5 bar. Subsequently, the reactor was immediately charged with the gas mixture.
  • Fig. 3 the concentrations of propane and propene and the course of flow and pressure are shown.
  • the gas concentration (%) and gas flow (Nl / h) c and the pressure p (bar) as a function of time t (min.) Is shown.
  • Curve 1 corresponds to the fresh gas flow
  • curve 2 to the pressure
  • curve 4 of the propene concentration

Abstract

The invention relates to a method for commercially obtaining propene from a gas flow containing propene and at least one additional hydrocarbon. Said method comprises the following steps; (a) the gas flow is brought into contact with an adsorber containing a porous metalorganic framework material containing at least one at least bidentate organic compound which is co-ordinately bound to at least one metal ion, said adsorber being charged with propene; and (b) the propene is released from the adsorber charged with the propene. The invention further relates to the use of a porous metalorganic framework material for commercially obtaining propene from a gas flow containing propene and at least one additional hydrocarbon.

Description

Verfahren zur technischen Gewinnung von PropenProcess for the technical recovery of propene
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur technischen Gewinnung von Propen aus einem Propen und zumindest einen weiteren Kohlenwasserstoff enthaltenden Gasstrom sowie die Verwendung eines porösen metallorganischen Gerüstmaterials zur Propengewinnung.The present invention relates to processes for the technical recovery of propene from a propene and at least one further hydrocarbon-containing gas stream and to the use of a porous organometallic framework for propene recovery.
Propen stellt ein wichtiges Wertprodukt dar, das beispielsweise als Ausgangsstoff für die Polypropenherstellung dient.Propene represents an important value product, which serves as a starting material for the production of polypropene, for example.
Propen kommt wie dessen homologe Olefine in Erdgas oder Erdöl nur in sehr geringen Mengen vor. Daher ist dessen direkte Gewinnung durch Isolierung aus natürlichen Quellen nicht von wirtschaftlicher Bedeutung.Propene, like its homologous olefins, only occurs in very small quantities in natural gas or crude oil. Therefore, its direct extraction by isolation from natural sources is not of economic importance.
Es existieren jedoch eine Vielzahl großtechnischer Verfahren, bei denen zunächst eine Mischung insbesondere aus Propan und Propen entsteht, zum Beispiel Propandehydrierung, FCC- oder Steam-Cracken, MTO (Methanol to Olefin) etc. Daher ist bei allen Verfahren die Abtrennung des Propens aus dem Kohlenwasserstoff-Produktgemisch erforderlich. Dies trifft auch auf die Gewinnung von Propen durch Olefin-Metathese zu. Gegebenenfalls müssen dieser Trennung mehrere Reinigungsschritte vorangestellt werden.However, there are a variety of industrial processes in which initially a mixture of propane and propene arises, for example, propane, FCC or steam cracking, MTO (methanol to olefin), etc. Therefore, in all methods, the separation of the propene from the Hydrocarbon product mixture required. This also applies to the recovery of propene by olefin metathesis. If necessary, this separation must be preceded by several purification steps.
Eine Möglichkeit der Trennung besteht in einer Destillation, die jedoch insbesondere aufgrund der ähnlichen Siedepunkte von Propan und Propen (nach VDI-Wärmeatlas 5,7 K bei 1 bar; 6,1 K bei 5 bar) und der hohen Reinheitsanforderungen an das Propen eine hohe Anzahl theoretischer Böden benötigt und sich entsprechend aufwendig und teuer gestaltet.One possibility of the separation consists in a distillation, which, however, in particular due to the similar boiling points of propane and propene (according to VDI heat Atlas 5.7 K at 1 bar, 6.1 K at 5 bar) and the high purity requirements for the propene a high Required number of theoretical plates and designed accordingly consuming and expensive.
Ein der Destillation überlegenes Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von Propen stellt die Adsorption dar.One of the distillation superior process for the separation and recovery of propene is the adsorption.
Klassische Adsorptionsmittel für die technische Gewinnung von Propen aus Gasgemi- sehen, die neben Propen weitere Kohlenwasserstoffe, insbesondere Propan enthalten, sind Zeolithe.Classical adsorbents for the technical production of propene from gas mixtures which, in addition to propene, contain further hydrocarbons, in particular propane, are zeolites.
Solche Zeolith-basierten Verfahren sind von F. A. Da Silva et al., Int. Eng. Chem. Res. 40 (2001 ), 5758 - 5774; F. A. Da Silva et al., AIChE Journal 47 (2001 ), 341 - 357 und CA. Grande et al., Int. Eng. Chem. Res. 44 (2005), 8815 - 8829 beschrieben. Trotz der im Stand der Technik bekannten Adsorbersysteme besteht ein Bedarf, verbesserte Verfahren mit alternativen Adsorbentien zur Verfügung zu stellen. Hierbei stellt insbesondere die erforderliche hohe Temperatur bei der Druckwechseladsorption an Zeolithen ein Problem dar. Zudem ist es bekannt, dass bei Zeolithen Diffusionsprob- lerne auftreten können und diese über vergleichsweise geringe spezifische Oberflächen verfügen. Des Weiteren lässt sich mit diesen Adsorbentien nur mit sehr hohem Aufwand (höhere Produktivität (mol/(H * m3) wünschenswert) die "polymer grade"- Reinheit erreichen. Des Weiteren besteht ein Anreiz, die Adsorption bei möglichst niedrigen Drücken auszuführen, da in diesem Fall eine aufwendige Kompression des pro- penhaltigen Stroms entfällt. So werden beispielsweise Propandehydrierungen in einem niedrigen Druckbereich zwischen 0,1 bis 5 bar ausgeführt.Such zeolite-based methods are described by FA Da Silva et al., Int. Closely. Chem. Res. 40 (2001), 5758-574; FA Da Silva et al., AIChE Journal 47 (2001), 341-357 and CA. Grande et al., Int. Closely. Chem. Res. 44 (2005), 8815-8829. Despite the adsorber systems known in the art, there is a need to provide improved methods with alternative adsorbents. Here, in particular, the required high temperature in the pressure swing adsorption on zeolites is a problem. In addition, it is known that in zeolites Diffusionsprob- learning can occur and they have comparatively low specific surface areas. Furthermore, with these adsorbents the polymer grade purity can be achieved only with great effort (higher productivity (mol / (H * m 3 )) Furthermore, there is an incentive to carry out the adsorption at as low a pressure as possible In this case, complicated compression of the propene-containing stream is eliminated, for example propane dehydrogenations are carried out in a low pressure range of between 0.1 and 5 bar.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, alternative Adsorbentien zur Verfügung zu stellen, die in verbesserten Verfahren zur technischen Gewinnung von Propen eingesetzt werden können.It is therefore an object of the present invention to provide alternative adsorbents which can be used in improved processes for the technical recovery of propene.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur technischen Gewinnung von Propen aus einem Propen und zumindest einen weiteren Kohlenwasserstoff enthaltenden Gasstrom, die Schritte enthaltendThe object is achieved by a process for the technical recovery of propene from a propene and at least one further hydrocarbon-containing gas stream, comprising the steps
(a) In Kontakt bringen des Gasstromes mit einem Adsorbens enthaltend ein poröses metallorganisches Gerüstmaterial enthaltend mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung, wobei das Adsorbens mit Propen beladen wird, (b) Freisetzen des Propens aus dem mit Propen beladenen Adsorbens.(a) contacting the gas stream with an adsorbent containing a porous organometallic framework containing at least one coordinated at least one metal ion at least bidentate organic compound, wherein the adsorbent is loaded with propene, (b) releasing the propene from the laden with propene adsorbent.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass durch die Verwendung eines porösen metallorganischen Gerüstmaterials in besonders effizienter Weise Verfahren zur technischen Gewinnung von Propen möglich sind.It has been shown that the use of a porous organometallic framework material in a particularly efficient manner, methods for the technical recovery of propene are possible.
Der Anteil des Propens am Gasstrom kann unterschiedliche Werte annehmen, wobei dieser Anteil stark von der Quelle des Gasstroms abhängt. Hierbei ist jedoch insbesondere der Anteil an Propen wichtig, der bezogen auf die Summe der Volumenanteile an Propen und dem weiteren Kohlenwasserstoff oder den weiteren Kohlenwasserstof- fen, insbesondere bei Anwesenheit von Propan, im Gasstrom enthalten ist, da die Trennung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Propan und Propen das Hauptproblem darstellt. Die Abtrennung anderer Bestandteile des Gasstroms kann gegebenenfalls in einem vorgelagerten Schritt erfolgen und kann auch von anderen Adsorbentien anstelle eines porösen metallorganischen Gerüstmaterials erfolgen. Weiterhin können hierfür auch andere Methoden, wie die Destillation, eingesetzt werden. Neben Propen enthält der Gasstrom zumindest einen weiteren Kohlenwasserstoff. Typischerweise sind zusätzlich mehrere weitere Kohlenwasserstoffe enthalten. Je nach Quelle des Gasstroms kann neben Propen der zumindest eine weitere Kohlenwasser- stoff unterschiedlicher Natur sein. Ebenso ist dessen Gehalt in der Regel von der Quelle des Gasstroms abhängig.The proportion of propene in the gas stream can assume different values, this proportion being highly dependent on the source of the gas stream. In this case, however, the proportion of propene which is contained in the gas stream, based on the sum of the volume fractions of propene and the further hydrocarbon or the further hydrocarbons, in particular in the presence of propane, is particularly important since the separation of hydrocarbons, in particular propane and Propen represents the main problem. The separation of other constituents of the gas stream may optionally take place in an upstream step and may also be carried out by other adsorbents instead of a porous organometallic framework. Furthermore, other methods, such as distillation, can be used for this purpose. In addition to propene, the gas stream contains at least one additional hydrocarbon. Typically, several additional hydrocarbons are included in addition. Depending on the source of the gas stream, in addition to propene, the at least one further hydrocarbon may be of different nature. Likewise, its content is usually dependent on the source of the gas stream.
Insbesondere handelt es sich bei dem zumindest einen Kohlenwasserstoff um Propan.In particular, the at least one hydrocarbon is propane.
Weitere Kohlenwasserstoffe können insbesondere CrC4-Alkane, wie Methan, Ethan, Propan, n-Butan, i-Butan, C2-C4-Alkene, wie Ethen, 1 -Buten, 2-Buten und C2-C4-Alkine wie Ethin, Propin, 1-Butin, 2-Butin sowie Allene sein. Darüber hinaus können auch höhere Kohlenwasserstoffe im Gasgemisch vorhanden sein.Further hydrocarbons may in particular be C 1 -C 4 -alkanes, such as methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, C 2 -C 4 -alkenes, such as ethene, 1-butene, 2-butene and C 2 -C 4 -alkynes such as ethyne, propyne, 1-butyne, 2-butyne and allenes. In addition, higher hydrocarbons may also be present in the gas mixture.
Es ist bevorzugt, dass der Gasstrom 5 bis 95 Vol-% Propen, bezogen auf die Summe der Volumenanteile an Propen und dem weiteren Kohlenwasserstoff oder den weiteren Kohlenwasserstoffen im Gasstrom enthält.It is preferred that the gas stream contains from 5 to 95% by volume of propene, based on the sum of the proportions by volume of propene and the further hydrocarbon or the further hydrocarbons in the gas stream.
Mehr bevorzugt beträgt der Anteil an Propen 10 bis 95 Vol-%, weiter mehr bevorzugt 30 bis 95 Vol-%, weiter mehr bevorzugt 50 bis 95 Vol-%, weiter mehr bevorzugt 70 bis 95 Vol-%, insbesondere 90 bis 95 Vol-%. Weiterhin ist bevorzugt, dass auch der Absolutgehalt an Propen im Gasstrom diese Werte annehmen kann.More preferably, the proportion of propene is 10 to 95% by volume, more preferably 30 to 95% by volume, more preferably 50 to 95% by volume, even more preferably 70 to 95% by volume, in particular 90 to 95% by volume. %. It is further preferred that the absolute content of propene in the gas stream can also assume these values.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Gasstrom um einen gegebenenfalls gereinigten Produktstrom aus der Propenherstellung.In a preferred embodiment, the gas stream is an optionally purified product stream from propene production.
Solche Produktströme enthalten neben Propen typischerweise weitere homologe Alka- ne, insbesondere Propan, und Alkene sowie weitere gasförmige Bestandteile, die jedoch durch einfache Reinigungsschritte entfernt werden können. Ein Beispiel eines solchen durch Reinigung entfernbaren Bestandteiles eines Produktstroms aus der Propenherstellung stellt gasförmiges Wasser dar, das durch ein gängiges Trocknungsmittel oder durch Kondensation bei Verdichtung und Abkühlen entsprechend entfernt werden kann. Ein weiteres Beispiel stellt Kohlendioxid dar, das durch eine einfache Gaswäsche entfernt werden kann. Weitere Beispiele sind Ethin und Allene, die zuvor selek- tiv hydriert werden können.In addition to propene, such product streams typically contain further homologous alkanes, in particular propane, and alkenes and also other gaseous constituents, which, however, can be removed by simple purification steps. An example of such a cleaning-removable component of a product stream from propene production is gaseous water, which can be correspondingly removed by a conventional drying agent or by condensation during compression and cooling. Another example is carbon dioxide, which can be removed by a simple gas scrubber. Further examples are ethyne and allenes, which can be selectively hydrogenated beforehand.
Bei dem gegebenenfalls gereinigten Produktstrom aus der Propenherstellung kann es sich um einen solchen handeln, der aus einem Crack-Verfahren (Steam Cracking oder Catalytic Cracking), aus einer Propan-Dehydrierung, aus einem Methanol (Me- OH)/Dimethylether-basierten Petrochemikalien-Herstellprozess oder einer Olefin- Umwandlung (Metathese oder Olefin-Cracking) stammt.The optionally purified product stream from the preparation of propene may be one which consists of a cracking process (steam cracking or catalytic cracking), of a propane dehydrogenation, of a methanol (methanol). OH) / dimethyl ether based petrochemical manufacturing process or olefin conversion (metathesis or olefin cracking).
Diese Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Ausgangsstoff für Crack-Verfahren kann neben Naphtha auch Flüssiggas (LPG = Liquid Petroleum Gas) sein. Flüssiggas besteht hauptsächlich aus Propan und Butanen.These methods are known in the art. A starting material for cracking process can be in addition to naphtha and LPG (liquid petroleum gas). LPG mainly consists of propane and butanes.
Weiterhin kann ein Ausgangsstoff verflüssigbares Gas (LNG = Liquified Natural Gas) sein, das im Wesentlichen aus Ethan, LPG sowie leichtem Naphtha besteht.Furthermore, a starting material liquefied gas (LNG = Liquefied Natural Gas) may be, which consists essentially of ethane, LPG and light naphtha.
Schließlich stellt Naphtha selbst ein mögliches Ausgangsmaterial zur Herstellung von Propen dar. Ca. 15 Gew.-% des Naphthas werden zu Propen umgewandelt.Finally, naphtha itself represents a possible starting material for the production of propene. Approx. 15% by weight of the naphtha is converted to propene.
Naphtha stellt den Ausgangsstoff für das Steam-Cracken dar. Das gewünschte Ziel- produkt beim Cracken von Naphtha ist in der Regel Ethin. Daneben entstehen auch größere Mengen an C3-Kohlenwasserstoffen. Durch Variation von Temperatur und Verweilzeit ("Crackschärfe") kann das Produktspektrum, d.h. die Verteilung zwischen C2, C3 und C4-Olefinen eingestellt werden. Typische Temperaturen liegen im Bereich von 800 bis 1000 °C. Durch die Verdünnung mit Dampf (daher "Steam Bracken") wird eine günstige Wärmeverteilung im Rohr sowie durch Partialdruckabsenkung eine Begünstigung der Bildung von Crackprodukten erreicht. Eine typische Zusammensetzung eines Produktstroms, der zur C3-T rennung ansteht, wäre beispielsweise 90 bis 96 % Propen, 3 bis 7 % Propan, bis zu jeweils 3 % Propadien und Propin sowie gegebenenfalls geringe Mengen an weiteren höheren und niedrigeren Kohlenwasserstoffen wie etwa Methan, Ethan, Ethylen, Cyclopropan, Butane, Butene sowie C5- und C6-Kohlen- wasserstoffe.Naphtha is the starting material for steam cracking. The desired target product for cracking naphtha is usually ethyne. In addition, larger amounts of C 3 hydrocarbons arise. By varying the temperature and residence time ("cracking sharpness"), the product spectrum, ie the distribution between C 2 , C 3 and C 4 olefins can be adjusted. Typical temperatures are in the range of 800 to 1000 ° C. By dilution with steam (hence "steam bracken") a favorable heat distribution in the pipe as well as by partial pressure reduction a favoring of the formation of crack products is reached. For example, a typical composition of a product stream for C 3 separation would be 90 to 96% propene, 3 to 7% propane, up to 3% each of propadiene and propyne, and optionally minor amounts of other higher and lower hydrocarbons such as methane , Ethane, ethylene, cyclopropane, butanes, butenes and C 5 - and C 6 -hydrocarbons.
Die zweitgrößte Propen-Quelle ist das katalytische Cracken, für das heute häufig das Fließbettspalten (FCC = Fluid Catalytic Cracking) eingesetzt wird, das in konventionel- len Raffinierien über eine Alkylierung oder Kondensation auf eine Treibstoff-Produktion abzielt. Beim FCC-Cracken werden sandartige, feine Katalysatoren (zum Beispiel Aluminiumsilikate) eingesetzt, die eine große Oberfläche besitzen. Das Cracken zu Olefi- nen erfolgt bei Temperaturen zwischen 500 und 600 °C bei wenigen Sekunden Verweilzeit. Während des Crackvorganges verkokt der Katalysator. Zur Regeneration wird dieser kontinuierlich aus dem eigentlichen Reaktor ausgetragen und außerhalb durch Abbrennen regeneriert. Die beim Abbrennen freigesetzte Energie wird wieder dem Prozess zugeführt. Alternativ zu Crack-Verfahren kann auch eine Olefinumwandlung Olefin-Metathese zur Propenherstellung erfolgen. Hierbei können Ethen und 2-Buten zu Propen umgesetzt werden.The second largest source of propene is catalytic cracking, which today often employs fluid catalytic cracking (FCC), which in conventional refineries aims at alkylation or condensation for fuel production. The FCC cracking uses sand-like, fine catalysts (for example aluminum silicates) which have a large surface area. The cracking to olefins occurs at temperatures between 500 and 600 ° C with a few seconds residence time. During the cracking process the catalyst coking. For regeneration, this is continuously discharged from the actual reactor and regenerated outside by burning. The energy released during burning is returned to the process. As an alternative to cracking processes, olefin conversion olefin metathesis can also be carried out for propene production. Here, ethene and 2-butene can be converted to propene.
Schließlich stellt auch die Methanol- beziehungsweise Dimethylether-Umwandlung eine mehr oder weniger gezielte Propenherstellung dar. Solche Umsetzungen werden auch als "Methanol to Olefins" bezeichnet. Diese Umsetzungen an Zeolithen (ZSM-5 oder SAPO) zielen entweder auf eine Propen/Ethen-Herstellung neben Spuren an C5 + oder auf eine Propen/Benzin-Herstellung ab. In beiden Fällen muss Propen u.a. von mehr oder weniger großen Mengen an LPG abgetrennt werden.Finally, the methanol or dimethyl ether conversion represents a more or less targeted propene production. Such reactions are also referred to as "methanol to olefins". These reactions on zeolites (ZSM-5 or SAPO) are aimed either at propene / ethene production in addition to traces of C 5 + or propene / gasoline production. In both cases, propene must be separated from, among other things, more or less large amounts of LPG.
Eine besonders bevorzugte Propenherstellung zur Erzeugung eines gegebenenfalls gereinigten Produktstroms stellt die Propandehydrierung dar.A particularly preferred preparation of propene for producing an optionally purified product stream is the propane dehydrogenation.
Ein bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, dass der gegebenenfalls gereinigte Produktstrom aus einem Crack-Verfahren, einer Propandehydrierung, einer Olefin-Metathese oder einer Methanolumwandlung zur Propenherstellung, insbesondere aus einer Propandehydrierung stammt.A preferred subject of the present invention is therefore that the optionally purified product stream from a cracking process, a propane dehydrogenation, an olefin metathesis or a methanol conversion for propene production, in particular from a propane dehydrogenation.
Es ist ebenfalls möglich, dass entsprechende Mischungen solcher unterschiedlicher Produktströme eingesetzt werden.It is also possible that appropriate mixtures of such different product streams are used.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Propandehydrierung enthält die Schritte:A preferred process for propane dehydrogenation comprises the steps:
A) ein Propan enthaltender Einsatzgasstrom a wird bereitgestellt;A) a propane-containing feed gas stream a is provided;
B) der Propan enthaltende Einsatzgasstrom a, gegebenenfalls Wasserdampf und gegebenenfalls ein sauerstoffhaltiger Gasstrom werden in eine Dehydrierzone eingespeist und Propan wird einer Dehydrierung zu Propen unterworfen, wobei ein Produktgasstrom b enthaltend Propan, Propen, Methan, Ethan, Ethen, Wasserstoff, gegebenenfalls Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserdampf undB) the propane-containing feed gas stream a, optionally water vapor and optionally an oxygen-containing gas stream are fed into a dehydrogenation zone and propane is subjected to dehydrogenation to propene, wherein a product gas stream b containing propane, propene, methane, ethane, ethene, hydrogen, optionally carbon monoxide, carbon dioxide , Water vapor and
Sauerstoff erhalten wird;Oxygen is obtained;
C) der Produktgasstrom b wird abgekühlt, gegebenenfalls verdichtet und es wird Wasserdampf durch Kondensation abgetrennt, wobei ein an Wasserdampf ab- gereicherter Produktgasstrom c erhalten wird.C) the product gas stream b is cooled, optionally compressed and water vapor is separated by condensation, whereby a product gas stream c depleted in water vapor is obtained.
In einem ersten Verfahrensteil A) wird ein Propan enthaltender Einsatzgasstrom a bereitgestellt. Dieser enthält im Allgemeinen mindestens 80 Vol.-% Propan, vorzugsweise 90 Vol.-% Propan. Daneben enthält der propanhaltige Einsatzgasstrom a im Allgemeinen noch Butane (n-Butan, iso-Butan). Typische Zusammensetzungen des propanhal- tigen Einsatzgasstroms sind in DE-A 102 46 1 19 und DE-A 102 45 585 offenbart. Übli- cherweise wird der propanhaltige Einsatzgasstrom a aus liquid petroleum gas (LPG) gewonnen.In a first process part A), a propane-containing feed gas stream a is provided. This generally contains at least 80% by volume of propane, preferably 90% by volume of propane. In addition, the propane-containing feed gas stream a generally still contains butanes (n-butane, iso-butane). Typical compositions of the propane-containing feed gas stream are disclosed in DE-A 102 46 1 19 and DE-A 102 45 585. customary The propane-containing feed gas stream a is obtained from liquid petroleum gas (LPG).
In einem Verfahrensteil B) wird der Propan enthaltende Einsatzgasstrom in eine De- hydrierzone eingespeist und einer im Allgemeinen katalytischen Dehydrierung unterworfen. Dabei wird Propan in einem Dehydrierreaktor an einem dehydrieraktiven Katalysator teilweise zu Propen dehydriert. Daneben fallen Wasserstoff und in geringen Mengen Methan, Ethan, Ethen und C4 +-KOh lenwasserstoffe (n-Butan, iso-Butan, Bute- ne, Butadien) an. Außerdem fallen im Allgemeinen Kohlenstoffoxide (CO, CO2), insbe- sondere CO2, Wasserdampf und gegebenenfalls in geringem Umfang Inertgase im Produktgasgemisch der katalytischen Propan-Dehydrierung an. Der Produktgasstrom der Dehydrierung enthält im Allgemeinen Wasserdampf, der bereits dem Dehydrier- gasgemisch zugesetzt und/oder - bei Dehydrierung in Gegenwart von Sauerstoff (oxi- dativ oder nicht-oxidativ) - bei der Dehydrierung gebildet wird. Inertgase (Stickstoff) werden bei Durchführung der Dehydrierung in Gegenwart von Sauerstoff mit dem eingespeisten sauerstoffhaltigen Gasstrom in die Dehydrierzone eingebracht, sofern kein reiner Sauerstoff eingespeist wird. Wird ein sauerstoffhaltiges Gas eingespeist, so liegt dessen Sauerstoff-Gehalt im Allgemeinen bei mindestens 40 Vol.-%, bevorzugt mindestens 80 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Vol.-%, insbesondere tech- nisch reiner Sauerstoff mit einem Sauerstoffgehalt > 99%, um einen zu hohen Inertgasanteil im Produktgasgemisch zu vermeiden. Daneben liegt im Produktgasgemisch nicht umgesetztes Propan vor.In a process part B), the propane-containing feed gas stream is fed into a hydrogenation zone and subjected to a generally catalytic dehydrogenation. In this case, propane is partially dehydrogenated to propene in a dehydrogenation reactor on a dehydrogenating catalyst. In addition, hydrogen and small quantities of methane, ethane, ethene and C 4 + hydrocarbons (n-butane, isobutane, butenes, butadiene) are obtained. In addition, carbon oxides (CO, CO 2 ), in particular CO 2 , water vapor and, if appropriate, to a lesser extent inert gases in the product gas mixture of the catalytic propane dehydrogenation are generally produced. The product gas stream of the dehydrogenation generally contains water vapor which has already been added to the dehydrogenation gas mixture and / or, upon dehydrogenation in the presence of oxygen (oxidative or non-oxidative), is formed during the dehydrogenation. Inert gases (nitrogen) are introduced into the dehydrogenation zone when the dehydrogenation is carried out in the presence of oxygen with the oxygen-containing gas stream fed in, provided that no pure oxygen is fed in. If an oxygen-containing gas is fed in, its oxygen content is generally at least 40% by volume, preferably at least 80% by volume, particularly preferably at least 90% by volume, in particular technically pure oxygen with an oxygen content> 99 %, in order to avoid too high an inert gas portion in the product gas mixture. In addition, unreacted propane is present in the product gas mixture.
Die Propan-Dehydrierung kann grundsätzlich in allen aus dem Stand der Technik be- kannten Reaktortypen durchgeführt werden. Eine vergleichsweise ausführliche Beschreibung von erfindungsgemäß geeigneten Reaktortypen enthält auch „Catalytica® Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative Dehydrogenation Proces- ses" (Study Number 4192 OD, 1993, 430 Ferguson Drive, Mountain View, California, 94043-5272, USA).The propane dehydrogenation can in principle be carried out in all reactor types known from the prior art. A comparatively comprehensive description of the invention suitable reactor types also includes "Catalytica® ® Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative Dehydrogenation Proces- ses" (Study Number 4192 OD, 1993, 430 Ferguson Drive, Mountain View, California, 94043-5272, USA).
Die Dehydrierung kann als oxidative oder nicht-oxidative Dehydrierung durchgeführt werden. Die Dehydrierung kann isotherm oder adiabat durchgeführt werden. Die Dehydrierung kann katalytisch im Festbett-, Wanderbett- oder Wirbelbettreaktor durchgeführt werden.The dehydrogenation can be carried out as oxidative or non-oxidative dehydrogenation. The dehydration can be performed isothermally or adiabatically. The dehydrogenation can be carried out catalytically in a fixed bed, moving bed or fluidized bed reactor.
Die oxidative katalytische Propan-Dehydrierung wird bevorzugt autotherm durchgeführt. Dazu wird dem Reaktionsgasgemisch der Propan-Dehydrierung in mindestens einer Reaktionszone zusätzlich Sauerstoff zugemischt und der in dem Reaktionsgasgemisch enthaltene Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoff zumindest teilweise ver- brannt, wodurch zumindest ein Teil der benötigten Dehydrierwärme in der mindestens einen Reaktionszone direkt in dem Reaktionsgasgemisch erzeugt wird.The oxidative catalytic propane dehydrogenation is preferably carried out autothermally. For this purpose, oxygen is additionally added to the reaction gas mixture of the propane dehydrogenation in at least one reaction zone and the hydrogen and / or hydrocarbon contained in the reaction gas mixture is at least partially mixed. burned, whereby at least part of the required Dehydrierwärme is generated in the at least one reaction zone directly in the reaction gas mixture.
Ein Merkmal der nicht-oxidativen Fahrweise gegenüber einer oxidativen Fahrweise ist die zumindest intermediäre Bildung von Wasserstoff, die sich im Vorhandensein von Wasserstoff im Produktgas der Dehydrierung niederschlägt. Bei der oxidativen Dehydrierung findet sich kein freier Wasserstoff im Produktgas der Dehydrierung.One feature of non-oxidative driving versus oxidative driving is the at least intermediate formation of hydrogen, which is reflected in the presence of hydrogen in the dehydrogenation product gas. In oxidative dehydrogenation, there is no free hydrogen in the dehydrogenation product gas.
Eine geeignete Reaktorform ist der Festbettrohr- oder Rohrbündelreaktor. Bei diesen befindet sich der Katalysator (Dehydrierungskatalysator und gegebenenfalls spezieller Oxidationskatalysator) als Festbett in einem Reaktionsrohr oder in einem Bündel von Reaktionsrohren. Übliche Reaktionsrohr-Innendurchmesser betragen etwa 10 bis 15 cm. Ein typischer Dehydrierrohrbündelreaktor umfasst ca. 300 bis 1000 Reaktionsrohre. Die Temperatur im Reaktionsrohrinneren bewegt sich üblicherweise im Bereich von 300 bis 1200°C, vorzugsweise im Bereich von 500 bis 1000°C. Der Arbeitsdruck liegt üblicherweise zwischen 0,5 und 8 bar, häufig zwischen 1 und 2 bar bei Verwendung einer geringen Wasserdampfverdünnung, aber auch zwischen 3 und 8 bar bei Verwendung einer hohen Wasserdampfverdünnung (entsprechend dem so genannten „steam active reforming process" (STAR-Prozess) oder dem Linde-Verfahren) zur De- hydrierung von Propan oder Butan von Phillips Petroleum Co. Typische Katalysatorbelastungen (GHSV) liegen bei 500 bis 2000 h"1, bezogen auf eingesetzten Kohlenwasserstoff. Die Katalysatorgeometrie kann beispielsweise kugelförmig oder zylindrisch (hohl oder voll) sein.A suitable reactor form is the fixed bed tube or tube bundle reactor. In these, the catalyst (dehydrogenation catalyst and optionally special oxidation catalyst) is a fixed bed in a reaction tube or in a bundle of reaction tubes. Typical reaction tube internal diameters are about 10 to 15 cm. A typical Dehydrierrohrbündelreaktor comprises about 300 to 1000 reaction tubes. The temperature inside the reaction tube usually moves in the range of 300 to 1200 ° C, preferably in the range of 500 to 1000 ° C. The working pressure is usually between 0.5 and 8 bar, often between 1 and 2 bar when using a low water vapor dilution, but also between 3 and 8 bar when using a high steam dilution (according to the so-called "steam active reforming process" (STAR) Process) or the Linde process) for the dehydrogenation of propane or butane by Phillips Petroleum Co. Typical catalyst loadings (GHSV) are from 500 to 2000 h -1 , based on the hydrocarbon used. The catalyst geometry can be, for example, spherical or cylindrical (hollow or full).
Die katalytische Propan-Dehydrierung kann auch, entsprechend dem Snamproget- ti/Yarsintez-FBD-Prozess, heterogen katalysiert im Wirbelbett durchgeführt werden. Zweckmäßigerweise werden dabei zwei Wirbelbetten nebeneinander betrieben, von denen sich eines in der Regel im Zustand der Regenerierung befindet.The catalytic propane dehydrogenation can also be carried out in a heterogeneously catalyzed manner in a fluidized bed, in accordance with the Snampropoti / Yarsintez-FBD process. Conveniently, two fluidized beds are operated side by side, one of which is usually in the state of regeneration.
Der Arbeitsdruck beträgt typischerweise 1 bis 2 bar, die Dehydriertem peratur in der Regel 550 bis 600°C. Die für die Dehydrierung erforderliche Wärme kann dabei in das Reaktionssystem eingebracht werden, indem der Dehydrierkatalysator auf die Reaktionstemperatur vorerhitzt wird. Durch die Zumischung eines Sauerstoff enthaltenden Co-Feeds kann teilweise auf die Vorerhitzer verzichtet werden, und die benötigte Wär- me wird direkt im Reaktorsystem durch Verbrennung von Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Sauerstoff erzeugt. Gegebenenfalls kann zusätzlich ein Wasserstoff enthaltender Co-Feed zugemischt werden.The working pressure is typically 1 to 2 bar, the dehydrated temperature usually 550 to 600 ° C. The heat required for the dehydrogenation can be introduced into the reaction system in that the dehydrogenation catalyst is preheated to the reaction temperature. By adding an oxygen-containing co-feed, the preheater can be partly dispensed with, and the heat required is generated directly in the reactor system by combustion of hydrogen and / or hydrocarbons in the presence of oxygen. Optionally, a hydrogen-containing co-feed may additionally be admixed.
Die katalytische Propan-Dehydrierung kann in einem Hordenreaktor durchgeführt wer- den. Wird die Dehydrierung unter Einspeisung eines sauerstoffhaltigen Gasstroms au- totherm durchgeführt, so wird sie bevorzugt in einem Hordenreaktor durchgeführt. Dieser enthält ein oder mehrere aufeinander folgende Katalysatorbetten. Die Anzahl der Katalysatorbetten kann 1 bis 20, zweckmäßigerweise 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 4 und insbesondere 1 bis 3 betragen. Die Katalysatorbetten werden vorzugsweise radial oder axial vom Reaktionsgas durchströmt. Im Allgemeinen wird ein solcher Hordenreaktor mit einem Katalysatorfestbett betrieben. Im einfachsten Fall sind die Katalysatorfestbetten in einem Schachtofenreaktor axial oder in den Ringspalten von konzentrisch angeordneten zylindrischen Gitterrosten angeordnet. Ein Schachtofenreaktor entspricht einer Horde. Die Durchführung der Dehydrierung in einem einzelnen Schachtofenreaktor entspricht einer Ausführungsform. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Dehydrierung in einem Hordenreaktor mit 3 Katalysatorbetten durchgeführt.The catalytic propane dehydrogenation can be carried out in a tray reactor. If the dehydrogenation is effected with the introduction of an oxygen-containing gas stream Totherm performed, it is preferably carried out in a tray reactor. This contains one or more successive catalyst beds. The number of catalyst beds may be 1 to 20, advantageously 1 to 6, preferably 1 to 4 and in particular 1 to 3. The catalyst beds are preferably flowed through radially or axially from the reaction gas. In general, such a tray reactor is operated with a fixed catalyst bed. In the simplest case, the fixed catalyst beds are arranged in a shaft furnace reactor axially or in the annular gaps of concentrically arranged cylindrical gratings. A shaft furnace reactor corresponds to a horde. The performance of dehydrogenation in a single shaft furnace reactor corresponds to one embodiment. In a further preferred embodiment, the dehydrogenation is carried out in a tray reactor with 3 catalyst beds.
Im Allgemeinen wird die Menge des dem Reaktionsgasgemisch zugesetzten sauerstoffhaltigen Gases so gewählt, dass durch die Verbrennung von im Reaktionsgasge- misch vorhandenen Wasserstoff und gegebenenfalls von im Reaktionsgasgemisch vorliegenden Kohlenwasserstoffen und/oder von in Form von Koks vorliegendem Kohlenstoff die für die Dehydrierung des Propans benötigte Wärmemenge erzeugt wird. Im Allgemeinen beträgt die insgesamt zugeführte Sauerstoffmenge, bezogen auf die Gesamtmenge des Propans, 0,001 bis 0,8 mol/mol, bevorzugt 0,001 bis 0,6 mol/mol, be- sonders bevorzugt 0,02 bis 0,5 mol/mol. Sauerstoff kann entweder als reiner Sauerstoff oder als sauerstoffhaltiges Gas, welches Inertgase enthält, eingesetzt werden. Um hohe Propan- und Propen-Verluste bei der Aufarbeitung (siehe unten) zu vermeiden ist es jedoch wesentlich, dass der Sauerstoff-Gehalt des eingesetzten sauerstoffhaltigen Gases hoch ist und mindestens 40 Vol.-%, bevorzugt mindestens 80 Vol.-%, beson- ders bevorzugt mindestens 90 Vol.-% beträgt. Besonders bevorzugtes sauerstoffhaltiges Gas ist technisch reiner Sauerstoff mit einem O2-Gehalt von ca. 99 Vol.-%.In general, the amount of the oxygen-containing gas added to the reaction gas mixture is selected such that the amount of heat required for the dehydrogenation of the propane is produced by the combustion of hydrogen present in the reaction gas mixture and optionally of hydrocarbons present in the reaction gas mixture and / or of carbon present in the form of coke is produced. In general, the total amount of oxygen fed, based on the total amount of propane, is 0.001 to 0.8 mol / mol, preferably 0.001 to 0.6 mol / mol, particularly preferably 0.02 to 0.5 mol / mol. Oxygen can be used either as pure oxygen or as an oxygen-containing gas containing inert gases. In order to avoid high propane and propene losses in the workup (see below), however, it is essential that the oxygen content of the oxygen-containing gas used is high and at least 40 vol .-%, preferably at least 80 vol .-%, in particular - Preferably it is at least 90 vol .-%. Particularly preferred oxygen-containing gas is technically pure oxygen with an O 2 content of about 99 vol .-%.
Der zur Wärmeerzeugung verbrannte Wasserstoff ist der bei der katalytischen Propan- Dehydrierung gebildete Wasserstoff sowie gegebenenfalls dem Reaktionsgasgemisch als wasserstoffhaltiges Gas zusätzlich zugesetzter Wasserstoff. Vorzugsweise sollte soviel Wasserstoff zugegen sein, dass das Molverhältnis H2/O2 im Reaktionsgasgemisch unmittelbar nach der Einspeisung von Sauerstoff 1 bis 10, bevorzugt 2 bis 5 mol/mol beträgt. Dies gilt bei mehrstufigen Reaktoren für jede Zwischeneinspeisung von sauerstoffhaltigem und gegebenenfalls wasserstoffhaltigem Gas.The hydrogen burned to generate heat is the hydrogen formed during the catalytic propane dehydrogenation and, if appropriate, the hydrogen gas additionally added to the reaction gas mixture. Preferably, sufficient hydrogen should be present so that the molar ratio H 2 / O 2 in the reaction gas mixture immediately after the introduction of oxygen is 1 to 10, preferably 2 to 5 mol / mol. This applies to multi-stage reactors for each intermediate feed of oxygen-containing and possibly hydrogen-containing gas.
Die Wasserstoffverbrennung erfolgt katalytisch. Der eingesetzte Dehydrierungskatalysator katalysiert im Allgemeinen auch die Verbrennung der Kohlenwasserstoffe und von Wasserstoff mit Sauerstoff, so dass grundsätzlich kein von diesem verschiedener spezieller Oxidationskatalysator erforderlich ist. In einer Ausführungsform wird in Gegenwart eines oder mehrerer Oxidationskatalysatoren gearbeitet, die selektiv die Verbrennung von Wasserstoff zu Sauerstoff in Gegenwart von Kohlenwasserstoffen katalysieren. Die Verbrennung dieser Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff zu CO, CO2 und Wasser läuft dadurch nur in untergeordnetem Maße ab. Vorzugsweise liegen der Dehydrierungskatalysator und der Oxidationskatalysator in verschiedenen Reakti- onszonen vor.The hydrogen combustion takes place catalytically. The dehydrogenation catalyst used generally also catalyzes the combustion of the hydrocarbons and of hydrogen with oxygen, so that in principle no special oxidation catalyst different from this one is required. In one embodiment, the reaction is carried out in the presence of one or more oxidation catalysts which are selective catalyze the combustion of hydrogen to oxygen in the presence of hydrocarbons. The combustion of these hydrocarbons with oxygen to CO, CO 2 and water is therefore only to a minor extent. Preferably, the dehydrogenation catalyst and the oxidation catalyst are present in different reaction zones.
Bei mehrstufiger Reaktionsführung kann der Oxidationskatalysator in nur einer, in mehreren oder in allen Reaktionszonen vorliegen.In multi-stage reaction, the oxidation catalyst may be present in only one, in several or in all reaction zones.
Bevorzugt ist der Katalysator, der selektiv die Oxidation von Wasserstoff katalysiert, an den Stellen angeordnet, an denen höhere Sauerstoffpartialdrucke herrschen als an anderen Stellen des Reaktors, insbesondere in der Nähe der Einspeisungsstelle für das sauerstoffhaltige Gas. Die Einspeisung von sauerstoffhaltigem Gas und/oder was- serstoffhaltigem Gas kann an einer oder mehreren Stellen des Reaktors erfolgen.Preferably, the catalyst which selectively catalyzes the oxidation of hydrogen is disposed at the sites where higher oxygen partial pressures prevail than at other locations of the reactor, particularly near the oxygen-containing gas feed point. The feeding of oxygen-containing gas and / or hydrogen-containing gas can take place at one or more points of the reactor.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Zwischen- einspeisung von sauerstoffhaltigem Gas und von wasserstoffhaltigem Gas vor jeder Horde eines Hordenreaktors. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Einspeisung von sauerstoffhaltigem Gas und von wasser- stoffhaltigem Gas vor jeder Horde außer der ersten Horde. In einer Ausführungsform ist hinter jeder Einspeisungsstelle eine Schicht aus einem speziellen Oxidationskatalysator vorhanden, gefolgt von einer Schicht aus dem Dehydrierungskatalysator. In einer weiteren Ausführungsform ist kein spezieller Oxidationskatalysator vorhanden. Die Dehydriertemperatur beträgt im Allgemeinen 400 bis 1100 °C, der Druck im letzten Katalysatorbett des Hordenreaktors im Allgemeinen 0,2 bis 15 bar, bevorzugt 1 bis 10 bar, besonders bevorzugt 1 bis 5 bar. Die Belastung (GHSV) beträgt im Allgemeinen 500 bis 2000 h"1, bei Hochlastfahrweise auch bis zu 100 000 h"1, bevorzugt 4000 bis 16 000 IT1.In one embodiment of the method according to the invention, an intermediate feed of oxygen-containing gas and of hydrogen-containing gas takes place before each tray of a tray reactor. In a further embodiment of the method according to the invention, the feed of oxygen-containing gas and of hydrogen-containing gas takes place before each horde except the first horde. In one embodiment, behind each feed point is a layer of a specific oxidation catalyst, followed by a layer of the dehydrogenation catalyst. In another embodiment, no special oxidation catalyst is present. The dehydrogenation temperature is generally 400 to 1100 ° C, the pressure in the last catalyst bed of the tray reactor generally 0.2 to 15 bar, preferably 1 to 10 bar, particularly preferably 1 to 5 bar. The load (GHSV) is generally 500 to 2000 h "1 , in high load mode also up to 100 000 h " 1 , preferably 4000 to 16 000 IT. 1
Ein bevorzugter Katalysator, der selektiv die Verbrennung von Wasserstoff katalysiert, enthält Oxide und/oder Phosphate, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Oxiden und/oder Phosphaten von Germanium, Zinn, Blei, Arsen, Antimon oder Bismut. Ein weiterer bevorzugter Katalysator, der die Verbrennung von Wasserstoff katalysiert, enthält ein Edelmetall der VIII. und/oder I. Nebengruppe.A preferred catalyst which selectively catalyzes the combustion of hydrogen contains oxides and / or phosphates selected from the group consisting of the oxides and / or phosphates of germanium, tin, lead, arsenic, antimony or bismuth. Another preferred catalyst which catalyzes the combustion of hydrogen contains a noble metal of VIII. And / or I. Nebengruppe.
Die eingesetzten Dehydrierungskatalysatoren weisen im Allgemeinen einen Träger und eine Aktivmasse auf. Der Träger besteht dabei in der Regel aus einem wärmebeständigen Oxid oder Mischoxid. Bevorzugt enthalten die Dehydrierungskatalysatoren ein Metalloxid, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zirkondioxid, Zinkoxid, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, Magnesiumoxid, Lanthanoxid, Ceroxid und deren Gemischen, als Träger. Bei den Gemischen kann es sich um physikalische Mischungen oder auch um chemische Mischphasen wie Magnesium- oder Zinkaluminiumoxid-Mischoxide handeln. Bevorzugte Träger sind Zirkondioxid und/oder Siliziumdioxid, besonders bevorzugt sind Gemische aus Zirkondioxid und Siliziumdioxid.The dehydrogenation catalysts used generally have a carrier and an active composition. The carrier is usually made of a heat-resistant oxide or mixed oxide. Preferably, the dehydrogenation catalysts contain a metal oxide selected from the group consisting of zirconia, zinc oxide, alumina, silica, titania, magnesia, lanthana, ceria and their mixtures, as carriers. The mixtures may be physical mixtures or chemical mixed phases such as magnesium or zinc-aluminum oxide mixed oxides. Preferred supports are zirconia and / or silica, particularly preferred are mixtures of zirconia and silica.
Geeignete Katalysatorformkörper-Geometrien sind Stränge, Sterne, Ringe, Sattel, Kugeln, Schäume und Monolithen mit charakteristischen Abmessungen von 1 bis 100 mm.Suitable shaped catalyst body geometries are strands, stars, rings, saddles, spheres, foams and monoliths with characteristic dimensions of 1 to 100 mm.
Die Aktivmasse der Dehydrierungskatalysatoren enthalten im allgemeinen ein oder mehrere Elemente der VIII. Nebengruppe, bevorzugt Platin und/oder Palladium, besonders bevorzugt Platin. Darüber hinaus können die Dehydrierungskatalysatoren ein oder mehrere Elemente der I. und/oder II. Hauptgruppe aufweisen, bevorzugt Kalium und/oder Cäsium. Weiterhin können die Dehydrierungskatalysatoren ein oder mehrere Elemente der IM. Nebengruppe einschließlich der Lanthaniden und Actiniden enthalten, bevorzugt Lanthan und/oder Cer. Schließlich können die Dehydrierungskatalysatoren ein oder mehrere Elemente der III. und/oder IV. Hauptgruppe aufweisen, bevorzugt ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Bor, Gallium, Silizium, Germanium, Zinn und Blei, besonders bevorzugt Zinn.The active composition of the dehydrogenation catalysts generally contain one or more elements of VIII. Subgroup, preferably platinum and / or palladium, more preferably platinum. In addition, the dehydrogenation catalysts may comprise one or more elements of main group I and / or II, preferably potassium and / or cesium. Furthermore, the dehydrogenation catalysts may contain one or more elements of the IM. Subgroup including the lanthanides and actinides, preferably lanthanum and / or cerium. Finally, the dehydrogenation catalysts may contain one or more elements of III. and / or IV. Main group, preferably one or more elements from the group consisting of boron, gallium, silicon, germanium, tin and lead, particularly preferably tin.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Dehydrierungskatalysator mindestens ein Element der VIII. Nebengruppe, mindestens ein Element der I. und/oder II. Hauptgruppe, mindestens ein Element der IM. und/oder IV. Hauptgruppe und mindestens ein Element der IM. Nebengruppe einschließlich der Lanthaniden und Actiniden.In a preferred embodiment, the dehydrogenation catalyst contains at least one element of subgroup VIII, at least one element of main group I and / or II, at least one element of IM. and / or IV. main group and at least one element of IM. Subgroup including the lanthanides and actinides.
Beispielsweise können erfindungsgemäß alle Dehydrierkatalysatoren eingesetzt werden, die in den WO 99/46039, US 4,788,371 , EP-A 705 136, WO 99/29420, US 5,220,091 , US 5,430,220, US 5,877,369, EP 0 1 17 146, DE-A 199 37 106, DE-A 199 37 105 und DE-A 199 37 107 offenbart werden. Besonders bevorzugte Katalysatoren für die vorstehend beschriebenen Varianten der autothermen Propan-Dehydrierung sind die Katalysatoren gemäß den Beispielen 1 , 2, 3 und 4 der DE-A 199 37 107.For example, according to the invention, all dehydrogenation catalysts can be used which are described in WO 99/46039, US Pat. No. 4,788,371, EP-A 705,136, WO 99/29420, US Pat. No. 5,220,091, US Pat. No. 5,430,220, US Pat. No. 5,877,369, EP 0 1 17 146, DE-A 199 37 106, DE-A 199 37 105 and DE-A 199 37 107 are disclosed. Particularly preferred catalysts for the above-described variants of the autothermal propane dehydrogenation are the catalysts according to Examples 1, 2, 3 and 4 of DE-A 199 37 107.
Die autotherme Propan-Dehydrierung wird bevorzugt in Gegenwart von Wasserdampf durchgeführt. Der zugesetzte Wasserdampf dient als Wärmeträger und unterstützt die Vergasung von organischen Ablagerungen auf den Katalysatoren, wodurch der Verkokung der Katalysatoren entgegengewirkt und die Standzeit der Katalysatoren erhöht wird. Dabei werden die organischen Ablagerungen in Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und gegebenenfalls Wasser umgewandelt. Durch die Verdünnung mit Wasserdampf wird der Gleichgewichtsumsatzgrad erhöht. Der Dehydrierungskatalysator kann in an sich bekannter Weise regeneriert werden. So kann dem Reaktionsgasgemisch Wasserdampf zugesetzt werden oder von Zeit zu Zeit ein Sauerstoff enthaltendes Gas bei erhöhter Temperatur über die Katalysatorschüt- tung geleitet werden und der abgeschiedene Kohlenstoff abgebrannt werden. Gegebe- nenfalls wird der Katalysator nach der Regenerierung mit einem wasserstoffhaltigen Gas reduziert.The autothermal propane dehydrogenation is preferably carried out in the presence of steam. The added water vapor serves as a heat carrier and supports the gasification of organic deposits on the catalysts, whereby the coking of the catalysts counteracted and the service life of the catalysts is increased. The organic deposits are converted into carbon monoxide, carbon dioxide and possibly water. By dilution with water vapor, the degree of equilibrium is increased. The dehydrogenation catalyst can be regenerated in a manner known per se. Thus, steam can be added to the reaction gas mixture or, from time to time, an oxygen-containing gas can be passed over the catalyst charge at elevated temperature and the deposited carbon burned off. If appropriate, the catalyst is reduced after regeneration with a hydrogen-containing gas.
Der Produktgasstrom b kann in zwei Teilströme aufgetrennt werden, wobei ein Teilstrom in die autotherme Dehydrierung zurückgeführt wird, entsprechend der in DE-A 102 1 1 275 und DE-A 100 28 582 beschriebenen Kreisgasfahrweise.The product gas stream b can be separated into two partial streams, with a partial stream being returned to the autothermal dehydrogenation, in accordance with the cycle gas procedure described in DE-A 102 11 275 and DE-A 100 28 582.
Die Propan-Dehydrierung kann als oxidative Dehydrierung durchgeführt werden. Die oxidative Propan-Dehydrierung kann als homogene oxidative Dehydrierung oder als heterogen katalysierte oxidative Dehydrierung durchgeführt werden.The propane dehydrogenation can be carried out as an oxidative dehydrogenation. The oxidative propane dehydrogenation can be carried out as a homogeneous oxidative dehydrogenation or as a heterogeneously catalyzed oxidative dehydrogenation.
Gestaltet man im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Propan- Dehydrierung als eine homogene Oxidehydrierung, so lässt sich diese prinzipiell wie in den Schriften US-A 3,798,283, CN-A 1 ,105,352, Applied Catalysis, 70 (2), 1991 , S. 175 bis 187, Catalysis Today 13, 1992, S. 673 bis 678 und der älteren Anmeldung DE-A 1 96 22 331 beschrieben durchführen.If the propane dehydrogenation is designed as a homogeneous oxydehydrogenation in the context of the process according to the invention, it can be prepared in principle as described in US-A 3,798,283, CN-A 1, 105,352, Applied Catalysis, 70 (2), 1991, p to 187, Catalysis Today 13, 1992, pp. 673 to 678 and the earlier application DE-A 1 96 22 331.
Die Temperatur der homogenen Oxidehydrierung beträgt im Allgemeinen von 300 bis 700 °C, vorzugsweise von 400 bis 600 °C, besonders bevorzugt von 400 bis 500 °C. Der Druck kann 0,5 bis 100 bar oder 1 bis 50 bar betragen. Häufig wird er bei 1 bis 20 bar, insbesondere bei 1 bis 10 bar liegen.The temperature of the homogeneous oxydehydrogenation is generally from 300 to 700 ° C, preferably from 400 to 600 ° C, more preferably from 400 to 500 ° C. The pressure can be 0.5 to 100 bar or 1 to 50 bar. Often it will be at 1 to 20 bar, especially at 1 to 10 bar.
Die Verweilzeit des Reaktionsgasgemisches unter Oxidehydrierbedingungen liegt üblicherweise bei 0,1 bzw. 0,5 bis 20 sec, vorzugsweise bei 0,1 bzw. 0,5 bis 5 sec. Als Reaktor kann z.B. ein Rohrofen oder ein Rohrbündelreaktor verwendet werden, wie z.B. ein Gegenstromrohrofen mit Rauchgas als Wärmeträger, oder ein Rohrbündelreaktor mit Salzschmelze als Wärmeträger.The residence time of the reaction gas mixture under oxydehydrogenation conditions is usually 0.1 or 0.5 to 20 seconds, preferably 0.1 or 0.5 to 5 seconds. a tube furnace or a tube bundle reactor may be used, e.g. a countercurrent furnace with flue gas as the heat carrier, or a tube bundle reactor with molten salt as the heat transfer medium.
Das Propan zu Sauerstoff-Verhältnis im einzusetzenden Ausgangsgemisch kann 0,5 : 1 bis 40 : 1 betragen. Vorzugsweise beträgt das Molverhältnis von Propan zu mo- lekularem Sauerstoff im Ausgangsgemisch < 6 : 1 , bevorzugt < 5 : 1 beträgt. In der Regel wird vorgenanntes Verhältnis > 1 : 1 , beispielsweise > 2 : 1 betragen. Das Ausgangsgemisch kann weitere, im Wesentlichen inerte Bestandteile wie H2O, CO2, CO, N2, Edelgase und/oder Propen umfassen. Propen kann in der aus der Raffinerie kommenden C3-Fraktion enthalten sein. Günstig für eine homogene oxidative Dehydrie- rung von Propan zu Propen ist es, wenn das Verhältnis der Oberfläche des Reaktions- raumes zum Volumen des Reaktionsraumes möglichst klein ist, da die homogene oxi- dative Propan-Dehydrierung nach einem radikalischen Mechanismus abläuft und die Reaktionsraumoberfläche in der Regel als Radikalfänger wirkt. Besonders günstige Oberflächenmaterialien sind Aluminiumoxide, Quarzglas, Borosilicate, Edelstahl und Aluminium.The propane to oxygen ratio in the starting mixture to be used may be 0.5: 1 to 40: 1. The molar ratio of propane to molecular oxygen in the starting mixture is preferably <6: 1, preferably <5: 1. As a rule, the aforesaid ratio will be> 1: 1, for example> 2: 1. The starting mixture may comprise further, essentially inert constituents, such as H 2 O, CO 2 , CO, N 2 , noble gases and / or propene. Propene may be included in the refinery's C 3 fraction. It is favorable for a homogeneous oxidative dehydrogenation of propane to propene if the ratio of the surface area of the reaction Volume to the volume of the reaction space is as small as possible, since the homogeneous oxidative propane dehydrogenation proceeds according to a radical mechanism and the reaction space surface usually acts as a radical scavenger. Particularly favorable surface materials are aluminum oxides, quartz glass, borosilicates, stainless steel and aluminum.
Gestaltet man im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die erste Reaktionsstufe als eine heterogen katalysierte Oxidehydrierung, so lässt sich diese prinzipiell wie in den Schriften US-A 4,788,371 , CN-A 1 ,073,893, Catalysis Letters 23 (1994) 103-106, W. Zhang, Gaodeng Xuexiao Huaxue Xuebao, 14(1993)566, Z. Huang, Shiyou Hua- gong, 21 (1992)592, WO 97/36849, DE-A 1 97 53 817, US-A 3,862,256, US-A 3,887,631 , DE-A 1 95 30 454, US-A 4,341 ,664, J. of Catalysis 167, 560 - 569 (1997), J. of Catalysis 167, 550 - 559 (1997), Topics in Catalysis 3 (1996) 265 - 275, US-A 5,086,032, Catalysis Letters 10 (1991 ) 181 - 192, Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35, 14 - 18, US-A 4,255,284, Applied Catalysis A: General, 100 (1993) 1 11 - 130, J. of Catalysis 148, 56 - 67 (1994), V. Cortes Corberän and S. Vic Bellόn (Editors), New Developments in Selective Oxidation II, 1994, Elsevier Science B.V., S. 305 - 313, 3rd World Congress on Oxidation Catalysis R. K. Grasselli, ST. Oyama, A.M. Gaffney and J.E. Lyons (Editors), 1997, Elsevier Science B.V., S. 375 ff beschrieben durchführen. Ins- besondere können alle in den vorgenannten Schriften genannten Oxidehydrierkataly- satoren eingesetzt werden. Das für die vorgenannten Schriften gesagte gilt auch für:If, in the context of the process according to the invention, the first reaction stage is designed as a heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation, this can in principle be carried out as described in US-A 4,788,371, CN-A 1, 073,893, Catalysis Letters 23 (1994) 103-106, W. Zhang Gaodeng Xuexiao Huaxue Xuebao, 14 (1993) 566, Z. Huang, Shiyou Huangong, 21 (1992) 592, WO 97/36849, DE-A 1 97 53 817, US-A 3,862,256, US-A 3,887,631, DE-A 1 95 30 454, US Pat. No. 4,341,664, J. of Catalysis 167, 560-569 (1997), J. of Catalysis 167, 550-559 (1997), Topics in Catalysis 3 (1996) 265 275, US Pat. No. 5,086,032, Catalysis Letters 10 (1991) 181-192, Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35, 14-18, US-A 4,255,284, Applied Catalysis A: General, 100 (1993) 1111-133, J. of Catalysis 148, 56-67 (1994), V. Cortes Corberan and S. Vic Bellόn (Editors), New Developments in Selective Oxidation II, 1994, Elsevier Science BV, pp. 305-313, 3rd World Congress on Oxidation Catalysis RK Grasselli, ST. Oyama, A.M. Gaffney and J.E. Lyons (Editors), 1997, Elsevier Science B.V., p. 375 ff. In particular, all the oxydehydrogenation catalysts mentioned in the abovementioned publications can be used. The said for the aforementioned writings also applies to:
i) Otsuka, K.; Uragami, Y.; Komatsu, T.; Hatano, M. in Natural Gas Conversion, Stud. Surf. Sei. Catal.; Holmen A.; Jens, K.-J.; Kolboe, S., Eds.; Elsevier Science: Amsterdam, 1991 ; Vol. 61 , p 15; ii) Seshan, K.; Swaan, H. M.; Smits, R. H. H.; van Ommen, J. G.; Ross, J. R. H. in New Developments in Selective Oxidation; Stud. Surf. Sei. Catal.; Centi, G.; Trifirö, F., Eds.; Elsevier Science: Amsterdam 1990; Vol. 55, p 505; iii) Smits, R. H. H.; Seshan, K.; Ross, J. R. H. in New Developments in Selective Oxi- dation by Heterogeneous Catalysis; Stud. Surf. Sei. Catal.; Ruiz, P.; Delmon, B.,i) Otsuka, K .; Uragami, Y .; Komatsu, T .; Hatano, M. in Natural Gas Conversion, Stud Surf. Be. Catal .; Holmen A .; Jens, K.-J .; Kolboe, S., Eds .; Elsevier Science: Amsterdam, 1991; Vol. 61, p 15; ii) Seshan, K .; Swaan, H.M .; Smits, R.H. H .; van Ommen, J.G .; Ross, J.R.H. in New Developments in Selective Oxidation; Stud. Surf. Be. Catal .; Centi, G .; Trifirö, F., Eds .; Elsevier Science: Amsterdam 1990; Vol. 55, p 505; iii) Smits, R.H.H .; Seshan, K .; Ross, J.R.H. in New Developments in Selective Oxidation by Heterogeneous Catalysis; Stud. Surf. Be. Catal .; Ruiz, P .; Delmon, B.,
Eds.; Elsevier Science: Amsterdam, 1992 a; Vol. 72, p 221 ; iv) Smits, R. H. H.; Seshan, K.; Ross, J. R. H. Proceedings, Symposium on Catalytic Selective Oxidation, Washington DC; American Chemical Society: Washington, DC, 1992 b; 1 121 ; v) Mazzocchia, C; Aboumrad, C; Daigne, C; Tempesti, E.; Herrmann, J. M.; Thomas, G. Catal. Lett. 1991 , 10, 181 ;eds .; Elsevier Science: Amsterdam, 1992 a; Vol. 72, p 221; iv) Smits, R.H.H .; Seshan, K .; Ross, J.R. Proceedings, Symposium on Catalytic Selective Oxidation, Washington DC; American Chemical Society: Washington, DC, 1992b; 1 121; v) Mazzocchia, C; Aboumrad, C; Daigne, C; Tempesti, E .; Herrmann, J. M .; Thomas, G. Catal. Lett. 1991, 10, 181;
vi) Bellusi, G.; Conti, G.; Perathonar, S.; Trifirö, F. Proceedings, Symposium on Catalytic Selective Oxidation, Washington, DC; American Chemical Society: Washington, DC, 1992; p 1242; vii) Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35, 2137 - 2143 und viii) Symposium on Heterogeneons Hydrocarbon Oxidation Presented before the Division of Petroleum Chemistry, Inc. 211 th National Meeting, American Chemical Society New Orleans, LA, March 24 - 29, 1996.vi) Bellusi, G .; Conti, G .; Perathonar, S .; Trifirö, F. Proceedings, Symposium on Catalytic Selective Oxidation, Washington, DC; American Chemical Society: Washington, DC, 1992; p 1242; vii) Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35, 2137-2133 and viii) Symposium on Heterogeneous Hydrocarbon Oxidation Presented before the Division of Petroleum Chemistry, Inc. 211 th National Meeting, American Chemical Society, New Orleans, LA, March 24-29, 1996.
Besonders geeignete Oxidehydrierkatalysatoren sind die Multimetalloxidmassen beziehungsweise -katalysatoren A der DE-A 1 97 53 817, wobei die als bevorzugt genannten Multimetalloxidmassen bzw. -katalysatoren A ganz besonders günstig sind. D.h., als Aktivmassen kommen insbesondere Multimetalloxidmassen der allgemeinen Formel IParticularly suitable oxydehydrogenation catalysts are the multimetal oxide materials or catalysts A of DE-A 1 97 53 817, the multimetal oxide materials or catalysts A mentioned as being preferred being very particularly advantageous. In other words, the active compounds used are, in particular, multimetal oxide materials of the general formula I.
M1 aMOi_bM2 bOx (I), mitM 1 a M Oi _ b M 2 b O x (I), with
M1 = Co, Ni, Mg, Zn, Mn und/oder Cu,M 1 = Co, Ni, Mg, Zn, Mn and / or Cu,
M2 = W, V, Te, Nb, P, Cr, Fe, Sb, Ce, Sn und/oder La, a = 0,5 bis 1 ,5, b = 0 bis 0,5 sowie x = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in I bestimmt wird,M 2 = W, V, Te, Nb, P, Cr, Fe, Sb, Ce, Sn and / or La, a = 0.5 to 1.5, b = 0 to 0.5 and x = a number which is determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in I,
in Betracht.into consideration.
Weitere als Oxidehydrierungskatalysatoren geeignete Multimetalloxidmassen sind nachstehend genannt:Further multimetal oxide compositions suitable as oxydehydrogenation catalysts are mentioned below:
Geeignete Mo-V-Te/Sb-Nb-O-Multimetalloxidkatalysatoren sind in EP-A O 318 295, EP- A 0 529 853, EP-A 0 603 838, EP-A 0 608 836, EP-A 0 608 838, EP-A 0 895 809, EP- A 0 962 253, EP-A 1 192 987, DE-A 198 35 247, DE-A 100 51 419 und DE-A 101 19 933 offenbart.Suitable Mo-V-Te / Sb-Nb-O multimetal oxide catalysts are described in EP-A 0 318 295, EP-A 0 529 853, EP-A 0 603 838, EP-A 0 608 836, EP-A 0 608 838 EP-A 0 895 809, EP-A 0 962 253, EP-A 1 192 987, DE-A 198 35 247, DE-A 100 51 419 and DE-A 101 19 933.
Geeignete Mo-V-Nb-O-Multimetalloxidkatalysatoren sind unter anderem beschrieben in E. M. Thorsteinson, T. P. Wilson, F. G. Young, P. H. Kasei, Journal of Catalysis 52 (1978), Seiten 1 16 bis 132 sowie in US 4,250,346 und EP-A O 294 845.Suitable Mo-V-Nb-O multimetal oxide catalysts are described, inter alia, in EM Thorsteinson, TP Wilson, FG Young, PH Kasei, Journal of Catalysis 52 (1978), pages 16-132 and in US 4,250,346 and EP-A 0294 845th
Geeignete Ni-X-O-Multimetalloxidkatalysatoren, mit X = Ti, Ta, Nb, Co, Hf, W, Y, Zn, Zr, AI, sind in WO 00/48971 beschrieben.Suitable Ni-X-O-Multimetalloxidkatalysatoren, with X = Ti, Ta, Nb, Co, Hf, W, Y, Zn, Zr, Al, are described in WO 00/48971.
Prinzipiell können geeignete Aktivmassen in einfacher Weise dadurch hergestellt wer- den, dass man von geeigneten Quellen ihrer Komponenten ein möglichst inniges, vor- zugsweise feinteiliges, ihrer Stöchiometrie entsprechend zusammengesetztes Trockengemisch erzeugt und dieses bei Temperaturen von 450 bis 1000 °C calciniert. Die Calcinierung kann sowohl unter Inertgas als auch unter einer oxidativen Atmosphäre wie z.B. Luft (Gemisch aus Inertgas und Sauerstoff) sowie auch unter reduzierender Atmosphäre (z.B. Gemisch aus Inertgas, Sauerstoff und NH3, CO und/oder H2) erfolgen. Als Quellen für die Komponenten der Multimetalloxidaktivmassen kommen Oxide und/oder solche Verbindungen in Frage, die durch Erhitzen, wenigstens in Anwesenheit von Sauerstoff, in Oxide überführbar sind. Neben den Oxiden kommen als solche Ausgangsverbindungen vor allem Halogenide, Nitrate, Formiate, Oxalate, Citrate, Ace- täte, Carbonate, Aminkomplexsalze, Ammoniumsalze und/oder Hydroxide in Betracht.In principle, suitable active masses can be prepared in a simple manner by using a suitable source of their components as intimately as possible. preferably finely divided, their stoichiometry correspondingly composed dry mixture and this calcined at temperatures of 450 to 1000 ° C. The calcination can be carried out both under inert gas and under an oxidative atmosphere such as air (mixture of inert gas and oxygen) as well as under reducing atmosphere (eg mixture of inert gas, oxygen and NH 3 , CO and / or H 2 ). Suitable sources of the components of the multimetal oxide active materials are oxides and / or compounds which can be converted into oxides by heating, at least in the presence of oxygen. In addition to the oxides, suitable starting compounds are in particular halides, nitrates, formates, oxalates, citrates, acetates, carbonates, amine complex salts, ammonium salts and / or hydroxides.
Die Multimetalloxidmassen können für das erfindungsgemäße Verfahren sowohl in Pulverform als auch zu bestimmten Katalysatorgeometrien geformt eingesetzt werden, wobei die Formgebung vor oder nach der abschließenden Calcinierung erfolgen kann. Geeignete Vollkatalysatorgeometrien sind z.B. Vollzylinder oder Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser und einer Länge von 2 bis 10 mm. Im Fall der Hohlzylinder ist eine Wandstärke von 1 bis 3 mm zweckmäßig. Geeignete Hohlzylindergeometrien sind z.B. 7 mm x 7 mm x 4 mm oder 5 mm x 3 mm x 2 mm oder 5 mm x 2 mm x 2 mm (jeweils Länge x Außendurchmesser x Innendurchmesser). Selbstverständlich kann der Vollka- talysator auch Kugelgeometrie aufweisen, wobei der Kugeldurchmesser 2 bis 10 mm betragen kann.The multimetal oxide compositions can be used for the process according to the invention in shaped both in powder form and to specific catalyst geometries, wherein the shaping can take place before or after the final calcination. Suitable unsupported catalyst geometries are e.g. Solid cylinder or hollow cylinder with an outer diameter and a length of 2 to 10 mm. In the case of the hollow cylinder, a wall thickness of 1 to 3 mm is appropriate. Suitable hollow cylinder geometries are e.g. 7mm x 7mm x 4mm or 5mm x 3mm x 2mm or 5mm x 2mm x 2mm (each length x outside diameter x inside diameter). Of course, the solid catalyst can also have ball geometry, wherein the ball diameter can be 2 to 10 mm.
Selbstverständlich kann die Formgebung der pulverförmigen Aktivmasse oder ihrer pulverförmigen, noch nicht calcinierten, Vorläufermasse auch durch Aufbringen auf vorgeformte inerte Katalysatorträger erfolgen. Die Schichtdicke der auf den Trägerkörper aufgebrachten Pulvermasse wird zweckmäßigerweise im Bereich 50 bis 500 mm, bevorzugt im Bereich 150 bis 250 mm liegend, gewählt. Als Trägermaterialien können dabei übliche poröse oder unporöse Aluminiumoxide, Siliciumdioxid, Thoriumdioxid, Zirkondioxid, Siliciumcarbid oder Silicate wie Magnesium- oder Aluminiumsilikat ver- wendet werden. Die Trägerkörper können regelmäßig oder unregelmäßig geformt sein, wobei regelmäßig geformte Trägerkörper mit deutlich ausgebildeter Oberflächenrauhigkeit, z.B. Kugeln, Hohlzylinder oder Sättel mit Abmessungen im Bereich von 1 bis 100 mm bevorzugt werden. Geeignet ist die Verwendung von im Wesentlichen unporösen, oberflächenrauhen, kugelförmigen Trägern aus Steatit, deren Durchmesser 1 bis 8 mm, bevorzugt 4 bis 5 mm beträgt.Of course, the shaping of the powdered active composition or its powdery, not yet calcined precursor composition can also be effected by application to preformed inert catalyst supports. The layer thickness of the powder mass applied to the carrier body is expediently chosen in the range from 50 to 500 mm, preferably in the range from 150 to 250 mm. As carrier materials, it is possible to use customary porous or non-porous aluminum oxides, silicon dioxide, thorium dioxide, zirconium dioxide, silicon carbide or silicates, such as magnesium silicate or aluminum silicate. The carrier bodies may be regularly or irregularly shaped, with regularly shaped carrier bodies having a marked surface roughness, e.g. Balls, hollow cylinders or saddles with dimensions in the range of 1 to 100 mm are preferred. Suitable is the use of substantially nonporous, surface roughness, spherical steatite supports whose diameter is 1 to 8 mm, preferably 4 to 5 mm.
Die Reaktionstemperatur der heterogen katalysierten Oxidehydrierung des Propans beträgt im Allgemeinen von 300 bis 600°C, üblicher Weise von 350 bis 500°C. DerThe reaction temperature of the heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation of propane is generally from 300 to 600 ° C, usually from 350 to 500 ° C. Of the
Druck beträgt 0,2 bis 15 bar, bevorzugt 1 bis 10 bar, beispielsweise 1 bis 5 bar. Drücke oberhalb von 1 bar, z.B. 1 ,5 bis 10 bar, haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen. In der Regel erfolgt die heterogen katalysierte Oxidehydrierung des Propans an einem Katalysatorfestbett. Letzteres wird zweckmäßigerweise in den Rohren eines Rohrbündelreaktors aufgeschüttet, wie sie z.B. in der EP-A 700 893 und in der EP-A 700 714 sowie der in diesen Schriften zitierten Literatur beschrieben sind. Die mittlere Verweil- zeit des Reaktionsgasgemisches in der Katalysatorschüttung liegt im Normalfall bei 0,5 bis 20 sec. Das Propan zu Sauerstoff Verhältnis im für die heterogen katalysierte Pro- pan-Oxidehydrierung einzusetzenden Reaktionsgasausgangsgemisch kann erfindungsgemäß 0,5 : 1 bis 40 : 1 betragen. Von Vorteil ist es, wenn das Molverhältnis von Propan zu molekularem Sauerstoff im Ausgangsgasgemisch < 6 : 1 , vorzugsweise < 5 : 1 beträgt. In der Regel wird vorgenanntes Verhältnis > 1 : 1 , beispielsweise 2 : 1 betragen. Das Ausgangsgasgemisch kann weitere, im Wesentlichen inerte Bestandteile wie H2O, CO2, CO, N2, Edelgase und/oder Propen umfassen. Daneben können in gewissem Umfang noch Cr, C2- und C4-KOh lenwasserstoffe enthalten sein.Pressure is 0.2 to 15 bar, preferably 1 to 10 bar, for example 1 to 5 bar. Pressures above 1 bar, eg 1, 5 to 10 bar, have proven to be particularly advantageous. In general, the heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation of the propane takes place on a fixed catalyst bed. The latter is expediently poured into the tubes of a tube bundle reactor, as described, for example, in EP-A 700 893 and in EP-A 700 714 and in the literature cited in these publications. The average residence time of the reaction gas mixture in the catalyst bed is normally 0.5 to 20 seconds. The propane to oxygen ratio in the reaction gas starting mixture to be used for the heterogeneously catalyzed propane oxydehydrogenation may be 0.5: 1 to 40: 1 , It is advantageous if the molar ratio of propane to molecular oxygen in the starting gas mixture is <6: 1, preferably <5: 1. In general, the aforementioned ratio will be> 1: 1, for example 2: 1. The starting gas mixture may comprise further, substantially inert constituents such as H 2 O, CO 2 , CO, N 2 , noble gases and / or propene. In addition, Cr, C 2 and C 4 hydrocarbons may also be present to some extent.
Der Produktgasstrom b steht beim Verlassen der Dehydrierzone im Allgemeinen unter einem Druck von 0,2 bis 15 bar, vorzugsweise 1 bis 10 bar, besonders bevorzugt 1 bis 5 bar, und weist eine Temperatur im Bereich von 300 bis 700°C auf.The product gas stream b when leaving the dehydrogenation zone is generally under a pressure of 0.2 to 15 bar, preferably 1 to 10 bar, more preferably 1 to 5 bar, and has a temperature in the range of 300 to 700 ° C.
Bei der Propan-Dehydrierung wird ein Gasgemisch erhalten, welches im Allgemeinen folgende Zusammensetzung aufweist: 10 bis 80 Vol.-% Propan, 5 bis 50 Vol.-% Propen, 0 bis 20 Vol.-% Methan, Ethan, Ethen und C4 +-KoIi lenwasserstoffe, 0 bis 30 VoI.- % Kohlenstoffoxide, 0 bis 70 Vol.-% Wasserdampf und 0 bis 25 Vol.-% Wasserstoff sowie 0 bis 50 Vol.-% Inertgase.In the propane dehydrogenation, a gas mixture is obtained, which generally has the following composition: 10 to 80% by volume of propane, 5 to 50% by volume of propene, 0 to 20% by volume of methane, ethane, ethene and C 4 + Hydrocarbons, 0 to 30% by volume of carbon oxides, 0 to 70% by volume of steam and 0 to 25% by volume of hydrogen and 0 to 50% by volume of inert gases.
Bei der bevorzugten autothermen Propan-Dehydrierung wird ein Gasgemisch erhalten, welches im Allgemeinen folgende Zusammensetzung aufweist: 10 bis 80 Vol.-% Propan, 5 bis 50 Vol.-% Propen, 0 bis 20 Vol.-% Methan, Ethan, Ethen und C4 +-Kohlen- wasserstoffe, 0,1 bis 30 Vol.-% Kohlenstoffoxide, 1 bis 70 Vol.-% Wasserdampf und 0,1 bis 25 Vol.-% Wasserstoff sowie 0 bis 30 Vol.-% Inertgase.In the preferred autothermal propane dehydrogenation, a gas mixture is obtained, which generally has the following composition: 10 to 80 vol .-% propane, 5 to 50 vol .-% propene, 0 to 20 vol .-% of methane, ethane, ethene and C 4 + hydrocarbons, 0.1 to 30% by volume of carbon oxides, 1 to 70% by volume of steam and 0.1 to 25% by volume of hydrogen and 0 to 30% by volume of inert gases.
In Verfahrensteil C) wird zunächst Wasser aus dem Produktgasstrom b abgetrennt. Die Abtrennung von Wasser wird durch Kondensation durch Abkühlen und ggf. Verdichten des Produktgasstroms b durchgeführt und kann in einer oder mehreren Abkühlungsund gegebenenfalls Verdichtungsstufen durchgeführt werden. Im Allgemeinen wird der Produktgasstrom b hierzu auf eine Temperatur im Bereich von 20 bis 80°C, vorzugsweise 40 bis 65°C abgekühlt. Zusätzlich kann der Produktgasstrom verdichtet werden, im Allgemeinen auf einen Druck im Bereich von 2 bis 40 bar, bevorzugt 5 bis 20 bar, besonders bevorzugt 10 bis 20 bar. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Produktgasstrom b durch eine Kaskade von Wärmetauschern geleitet und so zunächst auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 200°C abgekühlt und anschließend in einem Quenchturm mit Wasser auf eine Temperatur von 40 bis 80°C, beispielsweise 55°C weiter abgekühlt. Dabei kondensiert der größte Teil des Wasserdampfs aus, aber auch ein Teil der im Produktgasstrom b enthaltenen C4 +-KoIi lenwasserstoffe, insbesondere die C5 +-Koh lenwasserstoffe. Geeignete Wärmetauscher sind beispielsweise Direktwärmetauscher und Gegenstrom-Wärmetauscher, wie Gas-Gas-Gegenstrom- Wärmetauscher, und Luftkühler.In process part C), water is first separated from the product gas stream b. The separation of water is carried out by condensation by cooling and optionally compressing the product gas stream b and can be carried out in one or more cooling and optionally compression stages. In general, the product gas stream b is cooled to a temperature in the range from 20 to 80.degree. C., preferably from 40 to 65.degree. In addition, the product gas stream can be compressed, generally to a pressure in the range of 2 to 40 bar, preferably 5 to 20 bar, particularly preferably 10 to 20 bar. In one embodiment of the process according to the invention, the product gas stream b is passed through a cascade of heat exchangers and initially cooled to a temperature in the range of 50 to 200 ° C and then in a quench tower with water to a temperature of 40 to 80 ° C, for example 55 ° C further cooled. Most of the water vapor condenses here, but also some of the C 4 + hydrocarbons contained in the product gas stream b, in particular the C 5 + hydrocarbons. Suitable heat exchangers are, for example, direct heat exchangers and countercurrent heat exchangers, such as gas-gas countercurrent heat exchangers, and air coolers.
Es wird ein von Wasserdampf abgereicherter Produktgasstrom c erhalten. Dieser enthält im Allgemeinen noch 0 bis 10 Vol.-% Wasserdampf. Zur praktisch vollständigen Entfernung von Wasser aus dem Produktgasstrom c kann bei Verwendung bestimmter Adsorbentien in Schritt D) eine Trocknung mittels Molekularsieb, insbesondere Molsieb 3A, 4A, 13X oder Aluminiumoxide bevorzugt, oder Membranen vorgesehen werden.There is obtained a water vapor depleted product gas stream c. This generally contains 0 to 10 vol .-% water vapor. For practically complete removal of water from the product gas stream c, drying using a molecular sieve, in particular molecular sieve 3A, 4A, 13X or aluminum oxides, or membranes may be preferred when using certain adsorbents in step D).
Vor der Durchführung von Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur technischen Gewinnung von Propen kann Kohlendioxid durch Gaswäsche oder durch Adsorption an festen Adsorptionsmitteln aus dem Gasstrom c abgetrennt werden. Der Kohlendioxid-Gaswäsche kann eine gesonderte Verbrennungsstufe vorgeschaltet werden, in der Kohlenmonoxid selektiv zu Kohlendioxid oxidiert wird.Before carrying out step (a) of the process according to the invention for the technical recovery of propene, carbon dioxide can be separated off from the gas stream c by scrubbing the gas or by adsorption on solid adsorbents. The carbon dioxide gas scrubber may be preceded by a separate combustion stage in which carbon monoxide is selectively oxidized to carbon dioxide.
Zur CÜ2-Abtrennung wird im Allgemeinen Natronlauge, Kalilauge oder eine Alkanol- amin-Lösung als Waschflüssigkeit eingesetzt, bevorzugt wird eine aktivierte N-Methyl- diethanolamin-Lösung eingesetzt. Im Allgemeinen wird vor Durchführung der Gaswäsche der Produktgasstrom c durch ein- oder mehrstufige Verdichtung auf einen Druck im Bereich von 5 bis 25 bar verdichtet. Es kann ein an Kohlendioxid abgereicherter Strom c mit einem Cθ2-Gehalt von im Allgemeinen < 1000 ppm, vorzugsweise < 100 ppm, besonders bevorzugt < 20 ppm erhalten werden.For CU 2 separation, sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution or an alkanolamine solution is generally used as the washing liquid; preference is given to using an activated N-methyldiethanolamine solution. In general, before carrying out the gas scrubbing, the product gas stream c is compressed to a pressure in the range from 5 to 25 bar by single or multi-stage compression. It is possible to obtain a carbon dioxide-depleted stream c having a CO 2 content of generally <1000 ppm, preferably <100 ppm, more preferably <20 ppm.
Bevorzugt ist es jedoch, CO2 durch Sorption an geeigneten festen Sorptionsmitteln, beispielsweise Molsieb 13X, Calciumoxid, Bariumoxid, Magnesiumoxid oder Hydrotalciten, abzutrennen.However, it is preferred to separate off CO 2 by sorption on suitable solid sorbents, for example molecular sieve 13X, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide or hydrotalcites.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform stellt der so erhaltene gereinigte Produktstrom aus der Propenherstellung den bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur technischen Gewinnung von Propen eingesetzten zumindest Propan und Propen enthaltenden Gasstrom dar. Das poröse metallorganische Gerüstmaterial enthält mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene mindestens zweizähnige organische Verbindung. Dieses metallorganische Gerüstmaterial (MOF) wird beispielsweise beschrieben in US 5,648,508, EP-A-O 790 253, M. O.Keeffe et al., J. SoI. State Chem., 152 (2000), Seite 3 bis 20, H. Li et al., Nature 402 (1999), Seite 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Cata- lysis 9, (1999), Seite 105 bis 1 11 , B. Chen et al., Science 291_, (2001 ), Seite 1021 bis 1023 und DE-A-101 11 230, WO-A 2005/049892 und A.C. Sudik et al., J. Am. Chem. Soc. 127 (2005), 7110 bis 71 18.In a particularly preferred embodiment, the purified product stream thus obtained from propene production constitutes the gas stream containing at least propane and propene used in the process according to the invention for the industrial recovery of propene. The porous organometallic framework contains at least one at least one metal ion coordinated at least bidentate organic compound. This organometallic framework (MOF) is described, for example, in US Pat. No. 5,648,508, EP-A-0 790 253, MOKeeffe et al., J. Sol. State Chem., 152 (2000), pages 3 to 20, H. Li et al., Nature 402 (1999), p. 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9, (1999), p. 105 11-11, B. Chen et al., Science 291_, (2001), pages 1021 to 1023 and DE-A-101 11 230, WO-A 2005/049892 and AC Sudik et al., J. Am. Chem. Soc. 127 (2005), 7110-71 18.
Die metallorganischen Gerüstmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten Poren, insbesondere Mirko- und/oder Mesoporen. Mikroporen sind definiert als solche mit einem Durchmesser von 2 nm oder kleiner und Mesoporen sind definiert durch einen Durchmesser im Bereich von 2 bis 50 nm, jeweils entsprechend nach der Definition, wie sie Pure & Applied Chem. 57, (1485), 603-619, insbesondere auf Seite 606 angegeben ist. Die Anwesenheit von Mikro- und/oder Mesoporen kann mit Hilfe von Sorptionsmessungen überprüft werden, wobei diese Messungen die Aufnahmekapazität der MOF für Stickstoff bei 77 Kelvin gemäß DIN 66131 und/oder DIN 66134 bestimmt.The organometallic frameworks according to the present invention contain pores, in particular micro and / or mesopores. Micropores are defined as those having a diameter of 2 nm or smaller and mesopores are defined by a diameter in the range of 2 to 50 nm, each according to the definition as defined by Pure & Applied Chem. 57, (1485), 603-619 , in particular on page 606. The presence of micro- and / or mesopores can be checked by means of sorption measurements, these measurements determining the MOF's absorption capacity for nitrogen at 77 Kelvin according to DIN 66131 and / or DIN 66134.
Vorzugsweise beträgt die spezifische Oberfläche - berechnet nach dem Langmuir- Modell gemäß DIN 66135 (DIN 66131 , 66134) für ein Gerüstmaterial in Pulverform bei mehr als 5 m2/g, mehr bevorzugt über 10 m2/g, mehr bevorzugt mehr als 50 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 500 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 1000 m2/g und besonders bevorzugt mehr als 1500 m2/g.Preferably, the specific surface area - calculated according to the Langmuir model according to DIN 66135 (DIN 66131, 66134) for a framework material in powder form is more than 5 m 2 / g, more preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, more preferably more than 500 m 2 / g, even more preferably more than 1000 m 2 / g and particularly preferably more than 1500 m 2 / g.
MOF Formkörper können eine niedrigere aktive Oberfläche besitzen; vorzugsweise jedoch mehr als 10 m2/g, mehr bevorzugt mehr als 50 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 500 m2/g, insbesondere mehr als 1000 m2/g.MOF shaped bodies can have a lower active surface; but preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, even more preferably more than 500 m 2 / g, in particular more than 1000 m 2 / g.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollte das Maximum der Porendurchmesser- verteilung bei wenigstens 4 Ä liegen. Bevorzugt liegt dieses Maximum zwischen 4,3 und 20 Ä. Besonders bevorzugt ist der Bereich zwischen 5 und 13 Ä.In the context of the present invention, the maximum of the pore diameter distribution should be at least 4 Å. This maximum is preferably between 4.3 and 20 Å. Particularly preferred is the range between 5 and 13 Å.
Die Metallkomponente im Gerüstmaterial nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugs- weise ausgewählt aus den Gruppen Ia, IIa, IMa, IVa bis Villa und Ib bis VIb. Weiterhin bevorzugt sind die Gruppen IIa, IMb, IMa bis VIa des Periodensystems der Elemente sowie die Lanthaniden, V, Mn, Fe, Ni, Co. Besonders bevorzugt sind Mg, Ca, Sr, Ba,The metal component in the framework material according to the present invention is preferably selected from groups Ia, IIa, IIIa, IVa to Villa and Ib to VIb. Further preferred are the groups IIa, IMb, IMa to VIa of the Periodic Table of the Elements and the lanthanides, V, Mn, Fe, Ni, Co. Particularly preferred are Mg, Ca, Sr, Ba,
Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ro, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu,Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ro, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu,
Ag, Au, Zn, Cd, Hg, AI, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi. Weiterhin mehr bevor- zugt sind Mg, AI, In, Cu, Zn, Fe, Ni, Co, Mn, Zr, Ti, Sc, Y, La, Ce. Mehr bevorzugt sind Mg, AI, In, Cu, Zn, Fe, Zr, Y. Im Falle des Kupfers sind MOF-Typen bevorzugt, die keine freie Cu-Koordinationsstelle aufweisen.Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi. Further more preferred are Mg, Al, In, Cu, Zn, Fe, Ni, Co, Mn, Zr, Ti, Sc, Y, La, Ce. More preferred Mg, Al, In, Cu, Zn, Fe, Zr, Y. In the case of copper, preference is given to MOF types which have no free Cu coordination site.
In Bezug auf die Ionen dieser Elemente sind besonders zu erwähnen Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Sc3+, Y3+, Ti4+, Zr4+, Hf4+, V4+, V3+, V2+, Nb3+, Ta3+, Cr3+, Mo3+, W3+, Mn3+, Mn2+, Re3+, Re2+, Fe3+, Fe2+, Ru3+, Ru2+, Os3+, Os2+, Co3+, Co2+, Rh2+, Rh+, Ir2+, Ir+, Ni2+, Ni+, Pd2+, Pd+, Pt2+, Pt+, Cu2+, Cu+, Ag+, Au+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Si4+, Si2+, Ge4+, Ge2+, Sn4+, Sn2+, Pb4+, Pb2+, As5+, As3+, As+, Sb5+, Sb3+, Sb+, Bi5+, Bi3+ und Bi+.With regard to the ions of these elements, mention should particularly be made of Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sc 3+ , Y 3+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Hf 4+ , V 4+ , V 3+ , V 2+ , Nb 3+ , Ta 3+ , Cr 3+ , Mo 3+ , W 3+ , Mn 3+ , Mn 2+ , Re 3+ , Re 2+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Ru 3+ , Ru 2+ , Os 3+ , Os 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Rh 2+ , Rh + , Ir 2+ , Ir + , Ni 2+ , Ni + , Pd 2 + , Pd + , Pt 2+ , Pt + , Cu 2+ , Cu + , Ag + , Au + , Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Si 4+ , Si 2+ , Ge 4+ , Ge 2+ , Sn 4+ , Sn 2+ , Pb 4+ , Pb 2+ , As 5+ , As 3+ , As + , Sb 5+ , Sb 3+ , Sb + , Bi 5+ , Bi 3+ and Bi + .
Der Begriff "mindestens zweizähnige organische Verbindung" bezeichnet eine organische Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe enthält, die in der Lage ist, zu einem gegebenen Metallion mindestens zwei, bevorzugt zwei koordinative Bindungen, und/oder zu zwei oder mehr, bevorzugt zwei Metallatomen jeweils eine koordinative Bindung auszubilden.The term "at least bidentate organic compound" refers to an organic compound containing at least one functional group capable of having at least two, preferably two coordinative, bonds to a given metal ion, and / or to two or more, preferably two, metal atoms, respectively to form a coordinative bond.
Als funktionelle Gruppen, über die die genannten koordinativen Bindungen ausgebildet werden kann, sind insbesondere beispielsweise folgende funktionellen Gruppen zu nennen: -CO2H, -CS2H, -NO2, -B(OH)2, -SO3H, -Si(OH)3, -Ge(OH)3, -Sn(OH)3, -Si(SH)4, -Ge(SH)4, -Sn(SH)3, -PO3H, -AsO3H, -AsO4H, -P(SH)3, -As(SH)3, -CH(RSH)2, -C(RSH)3 -CH(RNH2), -C(RNH2)3, -CH(ROH)2, -C(ROH)3, -CH(RCN)2, -C(RCN)3, wobei R beispielsweise bevorzugt eine Alkylengruppe mit 1 , 2, 3, 4 oder 5 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise eine Methylen-, Ethylen-, n-Propylen-, i-Propylen, n-Butylen-, i-Butylen-, tert-Butylen- oder n-Pentylengruppe, oder eine Arylgruppe, enthaltend 1 oder 2 aromatische Kerne wie beispielsweise 2 Cβ-Ringe, die gegebenenfalls konden- siert sein können und unabhängig voneinander mit mindestes jeweils einem Substi- tuenten geeignet substituiert sein können, und/oder die unabhängig voneinander jeweils mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O und/oder S enthalten können. Gemäß ebenfalls bevorzugter Ausführungsformen sind funktionelle Gruppen zu nennen, bei denen der oben genannte Rest R nicht vorhanden ist. Diesbezüglich sind unter anderem -CH(SH)2, -C(SH)3, -CH(NH2)2, -C(NH2J3, -CH(OH)2, -C(OH)3, -CH(CN)2 oder -C(CN)3Zu nennen.Examples of functional groups which can be used to form the abovementioned coordinative bonds are, for example, the following functional groups: -CO 2 H, -CS 2 H, -NO 2 , -B (OH) 2 , -SO 3 H, - Si (OH) 3 , -Ge (OH) 3 , -Sn (OH) 3 , -Si (SH) 4 , -Ge (SH) 4 , -Sn (SH) 3 , -PO 3 H, -AsO 3 H , -AsO 4 H, -P (SH) 3 , -As (SH) 3 , -CH (RSH) 2 , -C (RSH) 3 -CH (RNH 2 ), -C (RNH 2 ) 3 , -CH (ROH) 2 , -C (ROH) 3 , -CH (RCN) 2 , -C (RCN) 3 , wherein R, for example, preferably an alkylene group having 1, 2, 3, 4 or 5 carbon atoms such as a methylene, ethylene , n-propylene, i-propylene, n-butylene, i-butylene, tert-butylene or n-pentylene group, or an aryl group containing 1 or 2 aromatic nuclei such as 2 Cβ rings, which may be condensed may be independently substituted with at least one substituent, and / or independently of one another in each case at least one heteroatom such as may contain N, O and / or S. According to likewise preferred embodiments, functional groups are to be mentioned in which the abovementioned radical R is absent. In this regard, inter alia, -CH (SH) 2 , -C (SH) 3 , -CH (NH 2 ) 2 , -C (NH 2 J 3 , -CH (OH) 2 , -C (OH) 3 , -CH (CN) 2 or -C (CN) 3 .
Die mindestens zwei funktionellen Gruppen können grundsätzlich an jede geeignete organische Verbindung gebunden sein, solange gewährleistet ist, dass die diese funk- tionellen Gruppen aufweisende organische Verbindung zur Ausbildung der koordinativen Bindung und zur Herstellung des Gerüstmaterials befähigt ist.The at least two functional groups can in principle be bound to any suitable organic compound, as long as it is ensured that the organic compound having these functional groups is capable of forming the coordinative bond and the preparation of the framework.
Bevorzugt leiten sich die organischen Verbindungen, die die mindestens zwei funktionellen Gruppen enthalten, von einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Ver- bindung oder einer aromatischen Verbindung oder einer sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung ab.The organic compounds which contain the at least two functional groups are preferably derived from a saturated or unsaturated aliphatic compound. bond or an aromatic compound or an aliphatic as well as aromatic compound.
Die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung kann linear und/oder verzweigt und/oder cyclisch sein, wobei auch mehrere Cyclen pro Verbindung möglich sind. Weiter bevorzugt enthält die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung 1 bis 15, weiter bevorzugt 1 bis 14, weiter bevorzugt 1 bis 13, weiter bevorzugt 1 bis 12, weiter bevorzugt 1 bis 11 und insbesondere bevorzugt 1 bis 10 C-Atome wie beispielsweise 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atome. Insbesondere bevorzugt sind hierbei unter anderem Methan, Adamantan, Acetylen, Ethylen o- der Butadien.The aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound may be linear and / or branched and / or cyclic, wherein also several cycles per compound are possible. More preferably, the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound contains 1 to 15, more preferably 1 to 14, further preferably 1 to 13, further preferably 1 to 12, further preferably 1 to 11 and particularly preferably 1 to 10 C atoms such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms. Methane, adamantane, acetylene, ethylene or butadiene are particularly preferred in this case.
Die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung kann einen oder auch mehrere Kerne wie beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Kerne aufweisen, wobei die Kerne getrennt voneinander und/oder mindestens zwei Kerne in kondensierter Form vorliegen können. Besonders bevorzugt weist die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl a- liphatischen als auch aromatischen Verbindung einen, zwei oder drei Kerne auf, wobei einer oder zwei Kerne besonders bevorzugt sind. Unabhängig voneinander kann weiter jeder Kern der genannten Verbindung mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O, S, B, P, Si, AI, bevorzugt N, O und/oder S enthalten. Weiter bevorzugt enthält die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung einen oder zwei C6-Kerne, wobei die zwei entweder getrennt voneinander oder in kondensierter Form vorliegen. Insbesondere sind als aromatische Verbindungen Benzol, Naphthalin und/oder Biphenyl und/oder Bipyridyl und/oder Pyri- dyl zu nennen.The aromatic compound or the aromatic part of both aromatic and aliphatic compound may have one or more cores, such as two, three, four or five cores, wherein the cores may be separated from each other and / or at least two nuclei in condensed form. Particularly preferably, the aromatic compound or the aromatic part of the both aliphatic and aromatic compound one, two or three nuclei, with one or two nuclei being particularly preferred. Independently of each other, furthermore, each nucleus of the named compound may contain at least one heteroatom, such as, for example, N, O, S, B, P, Si, Al, preferably N, O and / or S. More preferably, the aromatic compound or the aromatic moiety of the both aromatic and aliphatic compounds contains one or two C 6 cores, the two being either separately or in condensed form. Benzene, naphthalene and / or biphenyl and / or bipyridyl and / or pyridyl may in particular be mentioned as aromatic compounds.
Beispielsweise sind unter anderem trans-Muconsäure oder Fumarsäure oder Pheny- lenbisacrylsäure zu nennen.Examples include trans-muconic acid or fumaric acid or phenylenebisacrylic acid.
Bevorzugt leitet sich die mindestens zweizähnige organische Verbindung von einer Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure oder deren Schwefelanaloga ab. Schwefelanaloga sind die funktionellen Gruppen -C(=O)SH sowie dessen Tautomer und C(=S)SH, die anstelle einer oder mehrerer Carbonsäuregruppen eingesetzt werden können.The at least bidentate organic compound is preferably derived from a di-, tri- or tetracarboxylic acid or its sulfur analogs. Sulfur analogues are the functional groups -C (= O) SH and its tautomer and C (= S) SH, which can be used instead of one or more carboxylic acid groups.
Der Begriff „ableiten" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die mindestens zweizähnige organische Verbindung im Gerüstmaterial in teilweise deproto- nierter oder vollständig deprotonierter Form vorliegen kann. Weiterhin kann die min- destens zweizähnige organische Verbindung weitere Substituenten enthalten, wie beispielsweise -OH, -NH2, -OCH3, -CH3, -NH(CH3), -N(CH3J2, -CN sowie Halogenide.The term "derive" in the context of the present invention means that the at least bidentate organic compound can be present in the framework material in partially deprotonated or completely deprotonated form. least bidentate organic compound containing further substituents such as -OH, -NH 2 , -OCH 3 , -CH 3 , -NH (CH 3 ), -N (CH 3 J 2 , -CN and halides.
Beispielsweise sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Dicarbonsäuren wie etwaFor example, in the context of the present invention dicarboxylic acids such as
Oxalsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, 1 ,4-Butandicarbonsäure, 4-Oxo-Pyran-2,6- dicarbonsäure, 1 ,6-Hexandicarbonsäure, Decandicarbonsäure, 1 ,8-Heptadecandicar- bonsäure, 1 ,9-Heptadecandicarbonsäure, Heptadecandicarbonsäure, Acetylendicar- bonsäure, 1 ,2-Benzoldicarbonsäure, 2,3-Pyridindicarbonsäure, Pyridin-2,3-dicarbon- säure, 1 ,3-Butadien-1 ,4-dicarbonsäure, 1 ,4-Benzoldicarbonsäure, p-Benzoldicarbon- säure, lmidazol-2,4-dicarbonsäure, 2-Methyl-chinolin-3,4-dicarbonsäure, Chinolin-2,4- dicarbonsäure, Chinoxalin-2,3-dicarbonsäure, 6-Chlorchinoxalin-2,3-dicarbonsäure, 4,4 -Diaminphenylmethan-3,3'-dicarbonsäure, Chinolin-3,4-dicarbonsäure, 7-Chlor-4-hy- droxychinolin-2,8-dicarbonsäure, Diimiddicarbonsäure, Pyridin-2,6-dicarbonsäure, 2- Methylimidazol-4,5-dicarbonsäure, Thiophen-3,4-dicarbonsäure, 2-lsopropylimidazol- 4,5-dicarbonsäure, Tetrahydropyran-4,4'-dicarbonsäure, Perylen-3,9-dicarbonsäure, Perylendicarbonsäure, Pluriol E 200-dicarbonsäure, 3,6-Dioxaoctandicarbonsäure, 3,5- Cyclohexadien-1 ,2-dicarbonsäure, Octandicarbonsäure, Pentan-3,3-dicarbonsäure, 4,4'-Diamino-1 ,1 '-diphenyl-3,3'-dicarbon-säure, 4,4'-Diaminodiphenyl-3,3'-dicarbon säure, Benzidin-3,3'-dicarbonsäure, 1 ,4-bis-(Phenylamino)-benzol-2,5-dicarbonsäure, 1 ,1 '-Dinaphthyl-5.5'-dicarbonsäure, 7-Chlor-8-methylchinolin-2,3-dicarbonsäure, 1- Anilinoanthrachinon-2,4'-dicarbonsäure, Polytetrahydrofuran-250-dicarbonsäure, 1 ,4- bis-(Carboxymethyl)-piperazin-2,3-dicarbon-säure, 7-Chlorchinolin-3,8-dicarbonsäure, 1 -(4-Carboxy)-phenyl-3-(4-chlor)-phenylpyrazolin-4,5-dicarbonsäure, 1 ,4,5,6,7,7,-Hexa- chlor-5-norbornen-2,3-dicarbonsäure, Phenylindandicarbonsäure, 1 ,3-Dibenzyl-2-oxo- imidazolidin-4,5-dicarbonsäure, 1 ,4-Cyclo-hexandicarbonsäure, Naphthalin-1 ,8-dicar- bonsäure, 2-Benzoylbenzol-1 ,3-dicarbon-säure, 1 ,3-Dibenzyl-2-oxo-imidazolidin-4,5- cis-dicarbonsäure, 2,2'-Bichinolin-4,4-dicarbonsäure, Pyridin-3,4-dicarbonsäure, 3,6,9- Trioxaundecandicarbonsäure, O-Hydroxybenzophenondicarbonsäure, Pluriol E 300- dicarbonsäure, Pluriol E 400-dicarbonsäure, Pluriol E 600-dicarbonsäure, Pyrazol-3,4- dicarbonsäure, 2,3-Pyrazin-dicarbonsäure, 5,6-Dimethyl-2,3-pyrazindicarbonsäure, 4,4-Diaminodiphenyletherdiimiddicarbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenylmethandiimiddi- carbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenylsulfondiimiddicarbonsäure, 2,6-Naphthalindicar- bonsäure, 1 ,3-Adamantandicarbonsäure, 1 ,8-Naphthalindicarbonsäure, 2,3-Naphtha- lindicarbonsäure, 8-Methoxy-2,3-naphthalindicarbonsäure, 8-Nitro-2,3-naphthalin- dicarbonsäure, 8-Sulfo-2,3-naphthalindicarbonsäure, Anthracen-2,3-dicarbonsäure, 2',3'-Diphenyl-p-terphenyl-4,4"-dicarbonsäure, Diphenylether-4,4'-dicarbonsäure, Imi- dazol-4,5-dicarbonsäure, 4(1 H)-Oxo-thiochromen-2,8-dicarbonsäure, 5-tert-Butyl-1 ,3- benzoldicarbonsäure, 7,8-Chinolindicarbonsäure, 4,5-lmidazoldicarbonsäure, 4- Cyclohexen-1 ,2-dicarbonsäure, Hexatriacontandicarbonsäure, Tetradecandicarbonsäu- re, 1 ,7-Heptadicarbonsäure, 5-Hydroxy-1 ,3-Benzoldicarbonsäure, Pyrazin-2,3- dicarbonsäure, Furan-2,5-dicarbonsäure, 1-Nonen-6,9-dicarbonsäure, Eicosendicar- bonsäure, 4,4'-Dihydroxydiphenylmethan-3,3'-dicarbonsäure, 1-Amino-4-methyl-9,10- dioxo-9,10-dihydroanthracen-2,3-dicarbonsäure, 2,5-Pyridindicarbonsäure, Cyclohe- xen-2,3-dicarbonsäure,2,9-Dichlorfluorubin-4,1 1-dicarbonsäure, 7-Chlor-3- mtehylchinolin-6,8-dicarbonsäure, 2,4-Dichlorbenzophenon-2',5'-dicarbonsäure, 1 ,3- Benzoldicarbonsäure, 2,6-Pyridindicarbonsäure, 1-Methylpyrrol-3,4-dicarbonsäure, 1- Benzyl-1 H-pyrrol-3,4-dicarbonsäure, Anthrachinon-1 ,5-dicarbonsäure, 3,5-Oxalic acid, succinic acid, tartaric acid, 1,4-butanedicarboxylic acid, 4-oxo-pyran-2,6-dicarboxylic acid, 1,6-hexanedicarboxylic acid, decanedicarboxylic acid, 1,8-heptadecanedicarboxylic acid, 1,9-heptadecanedicarboxylic acid, heptadecane dicarboxylic acid, acetylenedicarboxylic acid. carboxylic acid, 1, 2-benzenedicarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, pyridine-2,3-dicarboxylic acid, 1,3-butadiene-1,4-dicarboxylic acid, 1,4-benzenedicarboxylic acid, p-benzenedicarboxylic acid, imidazole acid. 2,4-dicarboxylic acid, 2-methyl-quinoline-3,4-dicarboxylic acid, quinoline-2,4-dicarboxylic acid, quinoxaline-2,3-dicarboxylic acid, 6-chloroquinoxaline-2,3-dicarboxylic acid, 4,4-diaminophenylmethane 3,3'-dicarboxylic acid, quinoline-3,4-dicarboxylic acid, 7-chloro-4-hydroxyquinoline-2,8-dicarboxylic acid, diimide dicarboxylic acid, pyridine-2,6-dicarboxylic acid, 2-methylimidazole-4,5-dicarboxylic acid , Thiophene-3,4-dicarboxylic acid, 2-isopropylimidazole-4,5-dicarboxylic acid, tetrahydropyran-4,4'-dicarboxylic acid, perylene-3,9-dicarboxylic acid, perylenedicarboxylic acid, pluriol E 200-dicarboxylic acid, 3 , 6-dioxaoctanedicarboxylic acid, 3,5-cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid, octanedicarboxylic acid, pentane-3,3-dicarboxylic acid, 4,4'-diamino-1,1'-diphenyl-3,3'-dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenyl-3,3'-dicarboxylic acid, benzidine-3,3'-dicarboxylic acid, 1,4-bis (phenylamino) benzene-2,5-dicarboxylic acid, 1,1'-dinaphthyl-5.5 '-dicarboxylic acid, 7-chloro-8-methylquinoline-2,3-dicarboxylic acid, 1-anilinoanthraquinone-2,4'-dicarboxylic acid, polytetrahydrofuran-250-dicarboxylic acid, 1,4-bis- (carboxymethyl) -piperazine-2,3 dicarboxylic acid, 7-chloroquinoline-3,8-dicarboxylic acid, 1- (4-carboxy) -phenyl-3- (4-chloro) -phenyl-pyrazoline-4,5-dicarboxylic acid, 1, 4,5,6,7 , 7, -hexa-chloro-5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid, phenylindane dicarboxylic acid, 1, 3-dibenzyl-2-oxo-imidazolidine-4,5-dicarboxylic acid, 1, 4-cyclohexanedicarboxylic acid, naphthalene-1, 8-dicarboxylic acid, 2-benzoylbenzene-1,3-dicarboxylic acid, 1,3-dibenzyl-2-oxo-imidazolidine-4,5-cis-dicarboxylic acid, 2,2'-biquinoline-4,4-dicarboxylic acid , Pyridine-3,4-dicarboxylic acid, 3,6,9-trioxa undecanedicarboxylic acid, O-hydroxybenzophenone dicarboxylic acid, Pluriol E 300 dicarboxylic acid, Pluriol E 400 dicarboxylic acid, Pluriol E 600 dicarboxylic acid, pyrazole-3,4-dicarboxylic acid, 2,3-pyrazine dicarboxylic acid, 5,6-dimethyl-2,3-dicarboxylic acid. pyrazine dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenyl ether diimide dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylmethane diimide dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylsulfonediimide dicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1, 3-adamantane dicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphtha lindicarboxylic acid, 8-methoxy-2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 8-nitro-2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 8-sulfo-2,3-naphthalenedicarboxylic acid, anthracene-2,3-dicarboxylic acid, 2 ', 3'-diphenyl- p-terphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, diphenyl ether-4,4'-dicarboxylic acid, imidazole-4,5-dicarboxylic acid, 4 (1 H) -oxo-thiochromene-2,8-dicarboxylic acid, 5-tert-butylcarboxylic acid, Butyl-1,3-benzenedicarboxylic acid, 7,8-quinolinedicarboxylic acid, 4,5-imidazoledicarboxylic acid, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, hexatriacontanedicarboxylic acid, tetradecanedicarbo nsäu- Re, 1, 7-heptadicarboxylic acid, 5-hydroxy-1,3-benzenedicarboxylic acid, pyrazine-2,3-dicarboxylic acid, furan-2,5-dicarboxylic acid, 1-nonene-6,9-dicarboxylic acid, eicosendicarboxylic acid, 4, 4'-dihydroxydiphenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid, 1-amino-4-methyl-9,10-dioxo-9,10-dihydroanthracene-2,3-dicarboxylic acid, 2,5-pyridinedicarboxylic acid, cyclohexene-2, 3-dicarboxylic acid, 2,9-dichlorofluorubin-4,1-dicarboxylic acid, 7-chloro-3-methylquinoline-6,8-dicarboxylic acid, 2,4-dichlorobenzophenone-2 ', 5'-dicarboxylic acid, 1,3-benzenedicarboxylic acid , 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 1-methylpyrrole-3,4-dicarboxylic acid, 1-benzyl-1H-pyrrole-3,4-dicarboxylic acid, anthraquinone-1, 5-dicarboxylic acid, 3,5-
Pyrazoldicarbonsäure, 2-Nitrobenzol-1 ,4-dicarbonsäure, Heptan-1 ,7-dicarbonsäure, Cyclobutan-1 , 1-dicarbonsäure, 1 ,14-Tetradecandicarbonsäure, 5,6-Dehydronorbornan- 2,3-dicarbonsäure oder 5-Ethyl-2,3-Pyridindicarbonsäure, Tricarbonsäuren wie etwaPyrazoledicarboxylic acid, 2-nitrobenzene-1,4-dicarboxylic acid, heptane-1, 7-dicarboxylic acid, cyclobutane-1,1-dicarboxylic acid, 1,14-tetradecanedicarboxylic acid, 5,6-dehydronorbornane-2,3-dicarboxylic acid or 5-ethyl 2,3-pyridinedicarboxylic acid, tricarboxylic acids such as
2-Hydroxy-1 ,2,3-propantricarbonsäure, 7-Chlor-2,3,8-chinolintricarbonsäure, 1 ,2,4- Benzoltricarbonsäure, 1 ,2,4-Butantricarbonsäure, 2-Phosphono-1 ,2,4-butantricarbon- säure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1-Hydroxy-1 ,2,3-Propantricarbonsäure, 4,5-Di- hydro-4,5-dioxo-1 H-pyrrolo[2,3-F]chinolin-2,7,9-tricarbonsäure, 5-Acetyl-3-amino-6-me- thylbenzol-1 ,2,4-tricarbonsäure, 3-Amino-5-benzoyl-6-methylbenzol-1 ,2,4-tricarbon- säure, 1 ,2,3-Propantricarbonsäure oder Aurintricarbonsäure, oder Tetracarbonsäuren wie etwa2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid, 7-chloro-2,3,8-quinolinetricarboxylic acid, 1, 2,4-benzenetricarboxylic acid, 1, 2,4-butanetricarboxylic acid, 2-phosphono-1, 2,4- butanetricarboxylic acid, 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid, 1-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid, 4,5-dihydro-4,5-dioxo-1H-pyrrolo [2,3-F] quinoline -2,7,9-tricarboxylic acid, 5-acetyl-3-amino-6-methylbenzene-1, 2,4-tricarboxylic acid, 3-amino-5-benzoyl-6-methylbenzene-1, 2,4-tricarbon acid, 1,2,3-propanetricarboxylic acid or auric tricarboxylic acid, or tetracarboxylic acids such as
1 ,1-Dioxidperylo[1 ,12-BCD]thiophen-3,4,9,10-tetracarbonsäure, Perylentetracarbon- säuren wie Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure oder Perylen-1 ,12-sulfon-3,4,9,10- tetracarbonsäure, Butantetracarbonsäuren wie 1 ,2,3,4-Butantetracarbonsäure oder Meso-1 ,2,3,4-Butantetracarbonsäure, Decan-2,4,6,8-tetracarbonsäure, 1 ,4,7,10,13,16- Hexaoxacyclooctadecan-2,3,11 ,12-tetracarbonsäure, 1 ,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure, 1 ,2,11 ,12-Dodecantetracarbonsäure, 1 ,2,5,6-Hexantetracarbonsäure, 1 ,2,7,8-Octan- tetracarbonsäure, 1 ,4,5,8-Naphthalintetracarbonsäure, 1 ,2,9,10-Decantetracarbon- säure, Benzophenontetracarbonsäure, 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäure, Tetra- hydrofurantetracarbonsäure oder Cyclopentantetracarbonsäuren wie Cyclopentan- 1 ,2,3,4-tetracarbonsäure zu nennen.1, 1-Dioxidperylo [1, 12-BCD] thiophene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid, perylenetetracarboxylic acids such as perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid or perylene-1,12-sulfone-3, 4,9,10-tetracarboxylic acid, butanetetracarboxylic acids such as 1, 2,3,4-butanetetracarboxylic acid or meso-1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, decane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid, 1, 4, 7, 10,13,16-hexaoxacyclooctadecane-2,3,11,12-tetracarboxylic acid, 1, 2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, 1,2,11,12-dodecantetracarboxylic acid, 1, 2,5,6-hexanetetracarboxylic acid, 1, 2,7,8-octanetetracarboxylic acid, 1, 4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,9,10-decantetracarboxylic acid, benzophenonetetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, tetrahydrofurantetracarboxylic acid or To call cyclopentanetetracarboxylic acids such as cyclopentane-1, 2,3,4-tetracarboxylic acid.
Ganz besonders bevorzugt werden gegebenenfalls mindestens einfach substituierte mono-, di-, tri-, tetra- oder höherkernige aromatische Di-, Tri- oder Tetracarbonsäuren eingesetzt, wobei jeder der Kerne mindestens ein Heteroatom enthalten kann, wobei zwei oder mehr Kerne gleiche oder unterschiedliche Heteroatome enthalten kann. Beispielsweise bevorzugt werden monokernige Dicarbonsäuren, monokernige Tricarbonsäuren, monokernige Tetracarbonsäuren, dikernige Dicarbonsäuren, dikernige Tricarbonsäuren, dikernige Tetracarbonsäuren, trikernige Dicarbonsäuren, trikernige Tricarbonsäuren, trikernige Tetracarbonsäuren, tetrakernige Dicarbonsäuren, tetrakernige Tricarbonsäuren und/oder tetrakernige Tetracarbonsäuren. Geeignete Heteroatome sind beispielsweise N, O, S, B, P, Si, AI, bevorzugte Heteroatome sind hierbei N, S und/oder O. Als geeigneter Substituent ist diesbezüglich unter anderem -OH, eine Nit- rogruppe, eine Aminogruppe oder eine Alkyl- oder Alkoxygruppe zu nennen.Very particular preference is given to using at least mono-, di-, tri-, tetra- or higher-nuclear aromatic di-, tri- or tetracarboxylic acids, where each of the cores can contain at least one heteroatom, where two or more nuclei have identical or different heteroatoms may contain. For example, preference is given to monocarboxylic dicarboxylic acids, monocarboxylic tricarboxylic acids, monocarboxylic tetracarboxylic acids, dicercaric dicarboxylic acids, dicercaric tricarboxylic acids, dicercaric tetracarboxylic acids, tricyclic dicarboxylic acids, tricarboxylic tricarboxylic acids, tricarboxylic tetracarboxylic acids, tetracyclic dicarboxylic acids, tetracyclic tricarboxylic acids and / or tetracyclic tetracarboxylic acids. Suitable heteroatoms are, for example, N, O, S, B, P, Si, Al, preferred heteroatoms here are N, S and / or O. As a suitable substituent in this regard, inter alia, -OH, a nitro group, an amino group or an alkyl or To name alkoxy group.
Insbesondere bevorzugt werden als mindestens zweizähnige organische Verbindungen Acetylendicarbonsäure (ADC), Benzoldicarbonsäuren, Naphthalindicarbonsäuren, Biphenyldicarbonsäuren wie beispielsweise 4,4'-Biphenyldicarbonsäure (BPDC), Bipy- ridindicarbonsäuren wie beispielsweise 2,2'-Bipyridindicarbonsäuren wie beispielsweise 2,2'-Bipyridin-5,5'-dicarbonsäure, Benzoltricarbonsäuren wie beispielsweise 1 ,2,3- Benzoltricarbonsäure oder 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure (BTC), Adamantantetra- carbonsäure (ATC), Adamantandibenzoat (ADB) Benzoltribenzoat (BTB), Methantetra- benzoat (MTB), Adamantantetrabenzoat oder Dihydroxyterephthalsäuren wie beispielsweise 2,5-Dihydroxyterephthalsäure (DHBDC) eingesetzt.Particularly preferred as the at least bidentate organic compounds are acetylenedicarboxylic acid (ADC), benzenedicarboxylic acids, naphthalenedicarboxylic acids, biphenyldicarboxylic acids such as 4,4'-biphenyldicarboxylic acid (BPDC), bipidinedicarboxylic acids such as 2,2'-bipyridinedicarboxylic acids such as 2,2'-bipyridine 5,5'-dicarboxylic acid, benzene tricarboxylic acids such as 1, 2,3-benzenetricarboxylic acid or 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid (BTC), adamantane tetracarboxylic acid (ATC), adamantane dibenzoate (ADB) benzene tribenzoate (BTB), methanetetrabenzoate (MTB ), Adamantane tetrabenzoate or dihydroxyterephthalic acids such as 2,5-dihydroxyterephthalic acid (DHBDC).
Ganz besonders bevorzugt werden unter anderem Isophtalsäure, Terephthalsäure, 2,5-Dihydroxyterephthalsäure, 1 ,2,3-Benzoltricarbonsäure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure, 2,2'-Bipyridin-5,5'-dicarbonsäure, Aminoterephthalsäure oder Diaminoterephthalsäure eingesetzt.Isophthalic acid, terephthalic acid, 2,5-dihydroxyterephthalic acid, 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 2,2'-bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid, aminoterephthalic acid or diaminoterephthalic acid are very particularly preferably used ,
Neben diesen mindestens zweizähnigen organischen Verbindungen kann der MOF auch eine oder mehrere einzähnige Liganden umfassen.In addition to these at least bidentate organic compounds, the MOF may also comprise one or more monodentate ligands.
Geeignete Lösemittel zur Herstellung der MOF sind u.a. Ethanol, Dimethylformamid, Toluol, Methanol, Chlorbenzol, Diethylformamid, Dimethylsulfoxid, Wasser, Was- serstoffperoxid, Methylamin, Natronlauge, N-Methylpolidonether, Acetonitril, Benzyl- chlorid, Triethylamin, Ethylenglykol und Gemische hiervon. Weitere Metallionen, mindestens zweizähnige organische Verbindungen und Lösemittel für die Herstellung von MOF sind u.a. in US-A 5,648,508 oder DE-A 101 11 230 beschrieben.Suitable solvents for the preparation of the MOF include i.a. Ethanol, dimethylformamide, toluene, methanol, chlorobenzene, diethylformamide, dimethyl sulfoxide, water, hydrogen peroxide, methylamine, sodium hydroxide solution, N-methylpolidone ether, acetonitrile, benzyl chloride, triethylamine, ethylene glycol and mixtures thereof. Other metal ions, at least bidentate organic compounds and solvents for the production of MOF include i.a. in US Pat. No. 5,648,508 or DE-A 101 11 230.
Die Porengröße des MOF kann durch Wahl des geeigneten Liganden und/oder der mindestens zweizähnigen organischen Verbindung gesteuert werden. Allgemein gilt, dass je größer die organische Verbindung desto größer die Porengröße ist. Vorzugsweise beträgt die Porengröße von 0,2 nm bis 30 nm, besonders bevorzugt liegt die Porengröße im Bereich von 0,3 nm bis 3 nm bezogen auf das kristalline Material.The pore size of the MOF can be controlled by choice of the appropriate ligand and / or the at least bidentate organic compound. Generally, the larger the organic compound, the larger the pore size. The pore size is preferably from 0.2 nm to 30 nm, more preferably the pore size is in the range from 0.3 nm to 3 nm, based on the crystalline material.
In einem MOF-Formkörper treten jedoch auch größere Poren auf, deren Größenverteilung variieren kann. Vorzugsweise wird jedoch mehr als 50 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 75 %, von Poren mit einem Porendurchmesser von bis zu 1000 nm gebildet. Vorzugsweise wird jedoch ein Großteil des Porenvolumens von Poren aus zwei Durchmesserbereichen gebildet. Es ist daher weiter bevorzugt, wenn mehr als 25 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 50 % des gesamten Porenvolumens von Poren gebildet wird, die in einem Durchmesserbereich von 100 nm bis 800 nm liegen und wenn mehr als 15 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 25 % des gesamten Porenvolumens von Poren gebildet wird, die in einem Durchmesserbereich von bis zu 10 nm liegen. Die Porenverteilung kann mittels Quecksilber-Porosimetrie bestimmt werden.In a MOF shaped body, however, larger pores also occur whose size distribution can vary. Preferably, however, more than 50% of the total pore volume, in particular more than 75%, of pores having a pore diameter of up to 1000 nm is formed. Preferably, however, a majority of the pore volume is formed by pores of two diameter ranges. It is therefore more preferable if more than 25% of the total pore volume, in particular more than 50% of the total pore volume of pores is formed, which are in a diameter range of 100 nm to 800 nm and if more than 15% of the total pore volume, in particular more than 25% of the total pore volume is formed by pores which are in a diameter range of up to 10 nm. The pore distribution can be determined by means of mercury porosimetry.
Beispiele für ganz besonders geeignete MOFs sind Cu-BTC (BTC = 1 ,3,5-Benzol- tricarbonsäure), Al-Terephthalsäure, Cu-Terepthalsäure-TEDA, Zn-Terephthalsäure (MOF-5), Zn-Terephthalsäure-TEDA, MOF-74, Zn-Naphthalin-DC (IRMOF-8), Al-Ami- noterephthalsäure.Examples of very particularly suitable MOFs are Cu-BTC (BTC = 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid), Al-terephthalic acid, Cu-terephthalic acid TEDA, Zn-terephthalic acid (MOF-5), Zn-terephthalic acid TEDA, MOF -74, Zn-naphthalene-DC (IRMOF-8), Al-aminoterephthalic acid.
Die metallorganischen Gerüstmaterialien werden im Allgemeinen als Formkörper eingesetzt, beispielsweise als regellose Schüttungen aus Kugeln, Ringen, Stränglingen oder Tabletten oder als geordnete Einbauten wie Packungen, Wabenkörper und Monolithe.The organometallic frameworks are generally used as moldings, for example as random beds of spheres, rings, strands or tablets or as ordered internals such as packings, honeycomb bodies and monoliths.
Die Herstellung von Formkörpern ist beispielsweise in WO-A 03/102 000 beschrieben. Bevorzugt ist der Einsatz von Formkörperschüttungen, die möglichst dicht gepackt sit- zen. Daher weisen die Formkörper an ihrer schmälsten Stelle bevorzugt maximal 3 mm, mehr bevorzugt maximal 2 mm, ganz besonders bevorzugt maximal 1 ,5 mm Durchmesser auf. Ganz besonders bevorzugt sind Formkörper in Tablettenform. Alternativ ist ein Einbau in Form einer monolithischen Struktur, da hier die großen Kanäle ebenfalls gut zu spülen sind, während das Material in den Wänden ebenfalls sehr dicht gepackt sitzt.The production of moldings is described, for example, in WO-A 03/102 000. Preference is given to the use of moldings which are packed as densely as possible. Therefore, the shaped bodies at their narrowest point preferably at most 3 mm, more preferably at most 2 mm, most preferably at most 1, 5 mm in diameter. Very particular preference is given to moldings in tablet form. Alternatively, an installation in the form of a monolithic structure, since the large channels are also good to flush, while the material in the walls also sits very tightly packed.
In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur technischen Gewinnung von Propen ist keine vollständige Abtrennung des Propens von den übrigen Gasbestandteilen erforderlich. Ziel ist vielmehr eine möglichst vollständige Beladung des Adsorbens mit reinem Propen. Da der Adsorptionskoeffizient von Propen an den Adsorbens höher ist als derjenige der anderen Gasbestandteile, werden andere Gasbestandteile sukzessive von den Adsorptionsstellen verdrängt, so dass schließlich Propen selektiv adsorbiert wird. Dies gilt insbesondere auch für das im Gasstrom vorhandene Propan.In step (a) of the process according to the invention for the technical recovery of propene, no complete separation of the propene from the other gas constituents is required. The aim is rather as complete as possible loading of the adsorbent with pure propene. Since the adsorption coefficient of propene to the adsorbent is higher than that of the other gas constituents, other gas constituents are successively displaced from the adsorption sites, so that finally propene is selectively adsorbed. This applies in particular to the propane present in the gas stream.
Für den Fall, dass der Gasstrom seinen Ursprung aus der Propandehydrierung findet, kann der das Propan aufweisende Teilstrom wieder in die Propandehydrierung zurückgeführt werden. Typischerweise befindet sich das Adsorbens in einem Adsorber. Neben metallorganischem Gerüstmaterial kann das Adsorbens beziehungsweise der Adsorber weitere Adsorbentien wie Molekularsiebe oder dergleichen enthalten.In the event that the gas stream finds its origin from the propane dehydrogenation, the partial flow having the propane can be returned to the propane dehydrogenation. Typically, the adsorbent is in an adsorber. In addition to organometallic framework material, the adsorbent or the adsorber may contain other adsorbents such as molecular sieves or the like.
Vorzugsweise ist der Adsorberreaktor Teil eines Adsorbersystems, das mindestens drei Adsorber umfasst, die phasenversetzt arbeiten.Preferably, the adsorber reactor is part of an adsorber system comprising at least three adsorbers which operate out of phase.
Hierdurch ist es möglich, das Freisetzen des Propens gemäß Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Gewinnung von Propen in quasi-kontinuierlicher Fahr- weise durchzuführen.This makes it possible to carry out the release of the propene according to step (b) of the process according to the invention for the production of propene in quasi-continuous mode.
Die Freisetzung des Propens gemäß Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur technischen Gewinnung von Propen erfolgt vorzugsweise durch Änderung von zumindest einem der physikalischen Parameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Druck und Temperatur. Bevorzugt erfolgt zumindest eine Druckänderung.The release of the propene according to step (b) of the process according to the invention for the technical recovery of propene is preferably carried out by changing at least one of the physical parameters selected from the group consisting of pressure and temperature. Preferably, at least one pressure change takes place.
Das Freisetzen durch Druckänderung kann durch Druckverminderung bis hin zum Anlegen von Vakuum erfolgen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist jedoch auch die Verringerung des Partialdruckes von Propen ausreichend, um dieses freizusetzen. Dies kann beispielsweise durch Verdrängen des Propens mit Inertgas, welches später leicht wieder abgetrennt werden kann, erfolgen.The release by pressure change can be done by pressure reduction to the application of vacuum. In the context of the present invention, however, the reduction of the partial pressure of propene is sufficient to release it. This can be done, for example, by displacing the propene with inert gas, which can later be easily separated again.
Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur technischen Gewinnung von Propen stellt eine Adsorptionsstufe dar, wobei der Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfah- rens zur technischen Gewinnung von Propen eine Desorptionsstufe darstellt. Erfolgt nun die Adsorption sowie die Desorption unter wechselnder Änderung von Druck und/oder Temperatur, sind dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten einer technischen Realisierung bekannt.Step (a) of the process according to the invention for the technical recovery of propene represents an adsorption step, wherein step (b) of the process according to the invention for the technical recovery of propene represents a desorption step. If the adsorption and the desorption occur under changing pressure and / or temperature, numerous possibilities of a technical realization are known to the person skilled in the art.
Allen gemeinsam ist, dass wenigstens zwei, vorzugsweise drei, besonders bevorzugt wenigstens vier Adsorber parallel betrieben werden, von denen mindestens zwei, bevorzugt aber alle bezüglich der jeweils anderen Adsorber phasenversetzt arbeiten. Mögliche Variante sind a) eine Druckwechseladsorption („pressure-swing adsorption", PSA) b) eine Vakuum-Druckwechseladsorption („vaccuum pressure-swing adsorption", VPSA), c) eine Temperaturwechseladsorption („temperature-swing adsorption", TSA) oder eine Kombination verschiedener Verfahren. Diese Verfahren sind dem Fachmann prinzipiell bekannt und können in Lehrbüchern wie beispielsweise W. Käst, „Adsorption aus der Gasphase - Ingenieurwissenschaftliche Grundlagen und technische Verfahren", VCH Weinheim, 1988, D. M. Ruthven, S. Farooq, K. S. Knaebel, „Pressure Swing Adsorption", Wiley-VCH, New York-Chichester-Weinheim-Brisbane-Singapore-Toronto, 1994 oder D. Bathen, M. Breitbach, „Adsorptionstechnik", Springer Verlag Berlin- Heidelberg, 2001 , D. Basmadjian, „The Little Adsorption Book", CRC Press Boca Ra- ton, 1996 oder Publikationen wie beispielsweise A. Mersmann, B. FiII, R. Hartmann, S. Maurer, Chem. Eng. Technol. 23/11 (2000) 937 nachgelesen werden. Das Bett eines Adsorbers muss dabei nicht notwendigerweise nur ein einziges Adsorbens enthalten, sondern kann aus mehreren Schichten unterschiedlicher Materialien bestehen. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um die Durchbruchsfront der adsorbierten Spezies während der Adsorptionsphase zu schärfen.All have in common that at least two, preferably three, more preferably at least four adsorbers are operated in parallel, of which at least two, but preferably all work out of phase with respect to the other adsorber. Possible variants are a) a pressure swing adsorption (PSA) b) a vacuum pressure swing adsorption (VPSA), c) a temperature swing adsorption (TSA) or These methods are known to the person skilled in the art and can be found in textbooks such as W. Käst, "Adsorption from the Gas Phase - Engineering Basics and Technical Processes", VCH Weinheim, 1988, Ruthven DM, S. Farooq, KS Knaebel, "Pressure Swing Adsorption", Wiley-VCH, New York-Chichester-Weinheim-Brisbane-Singapore-Toronto, 1994 or D. Bathen, M. Breitbach, "Adsorption Technique", Springer Verlag Berlin-Heidelberg, 2001, D. Basmadjian, "The Little Adsorption Book", CRC Press Boca Ronton, 1996 or publications such as A. Mersmann, B FiII, R. Hartmann, S. Maurer, Chem. Eng. Technol. 23/11 (2000) 937. The bed of an adsorber need not necessarily contain only a single adsorbent, but may consist of several layers of different materials. This can be used, for example, to sharpen the breakthrough front of the adsorbed species during the adsorption phase.
Beispielsweise kann eine Druckwechseladsorption für die Propan/Propen-T rennung folgendermaßen ausgestaltet sein: Vier Reaktoren arbeiten parallel in folgenden versetzten Phasen: In Phase 1 wird ein Adsorber durch Zufuhr von Frischgas, Gas aus einem zweiten Adsorber im Adsorptionsmodus bzw. Abgas aus einem zweiten Adsorber, der zeitgleich dekomprimiert wird, auf den Arbeitsdruck (pmaxιmai) gebracht. In Pha- se 2 wird das Adsorbens durch weitere Feedzufuhr vollständig mit Propen beladen, bevorzugt bis die gesamte Adsorptionsfront durchgebrochen ist und kein Propen mehr adsorbiert wird. In diesem Fall wird vor Durchbruch der Propenfront bevorzugt ein zweiter Reaktor stromabwärts im Adsorptionsmodus zugeschaltet. In Phase 3 wird der Adsorber mit reinem Propen gespült, um im Adsorber befindliches, nicht-adsorbiertes Rest-Propan zu verdrängen. Das Spülen kann im Gleich- oder Gegenstrom erfolgen, wobei der Gleichstrom bevorzugt ist. Das Spülen kann bei Adsorptionsdruck erfolgen. Zur Einsparung von Rein-Propen ist jedoch ein vorheriges Absenken des Adsor- berdrucks bevorzugt, insbesondere bevorzugt ist ein ähnlicher Propenpartialdruck in der Adsorptions- (Phase 2) und Spülphase (Phase 3). Das bei dieser Druckabsenkung freiwerdende Gasgemisch kann einem anderen Adsorber während der Phase 1 zum Druckaufbau zugeführt werden. In Phase 4 wird der beladene und gespülte Adsorber zur Gewinnung des Reinpropylenstroms dekomprimiert. Das Produkt wird dabei bevorzugt im Gegenstrom abgeführt.For example, a pressure swing adsorption for propane / propene T rennung be configured as follows: In four reactors operate in parallel in the following phases: In phase 1, an adsorber by supplying fresh gas, gas from a second adsorber in the adsorption mode or exhaust gas from a second adsorber , which is decompressed at the same time, brought to the working pressure (p m a x ι m ai). In phase 2, the adsorbent is completely loaded with propene by further feed feed, preferably until the entire adsorption front has broken through and no more propene is adsorbed. In this case, a second reactor downstream in the adsorption mode is preferably switched on before breakthrough of the propene front. In Phase 3, the adsorber is purged with pure propene to displace non-adsorbed residual propane present in the adsorber. Rinsing may be in cocurrent or countercurrent, with direct current being preferred. The rinsing can be carried out at adsorption pressure. To save pure propene, however, a prior lowering of the adsorber pressure is preferred, particularly preferred is a similar propene partial pressure in the adsorption (phase 2) and purge phase (phase 3). The released at this pressure reduction gas mixture can be fed to another adsorber during phase 1 for pressure build-up. In phase 4, the loaded and purged adsorber is decompressed to recover the pure propylene stream. The product is preferably removed in countercurrent.
Zusätzlich kann in Phase 4 ein Unterdruck angelegt werden. Diese Ausführungsform ist ein Beispiel für ein VPSA-Verfahren.In addition, a negative pressure can be applied in phase 4. This embodiment is an example of a VPSA method.
Zur Kompensation der Temperatureffekte aufgrund der Adsorptionswär- me/Desorptionskälte kann die Zu- oder Abfuhr von Wärme vorteilhaft sein. Der Wärm- eintrag kann dabei auf unterschiedliche Arten erfolgen: Konduktiv über innen liegende Wärmetauscher, konvektiv über außen liegende Wärmetauscher oder durch Strahlung, beispielsweise durch Einstrahlung von Mikro- oder Radiowellen. Ebenso kann ein über die Kompensation der Desorptionskälte hinausgehender Wärmeeintrag zur zusätzlichen Erleichterung der Desorption des Propens während Phase 4 genutzt werden. Ein derartiges Verfahren stellt eine Kombination aus einer Druckwechsel- und einer Temperaturwechseladsorption dar.To compensate for the temperature effects due to the adsorption heat / desorption cold, the supply or removal of heat may be advantageous. The heat input can take place in different ways: Conductively via internal heat exchangers, convectively via external heat exchangers or by radiation, for example by irradiation of micro or radio waves. Likewise, a heat input exceeding the desorption cooling compensation can be used to further facilitate desorption of the propene during phase 4. One Such process is a combination of pressure swing and thermal swing adsorption.
Die Desorption des Wertprodukts kann auch durch Verdrängung mit einer Hilfskompo- nente, beispielsweise N2, CO2 oder Wasserdampf, erfolgen. Dabei wird ausgenutzt, dass die Hilfskomponente den Partialdruck des Propylens in der Gasphase absenkt, während der absolute Druck konstant bleiben kann. Zusätzlich kann eine stärker adsorbierende Hilfskomponente, wie beispielsweise Wasserdampf oder CO2, auch zu einer Verdrängung des Wertprodukts von der Oberfläche des Adsorbens führen. In letzterem Fall muss jedoch die Hilfskomponente in einem weiteren Schritt wieder von der Oberfläche des Adsorbens entfernt werden, z. B. durch Anheben der Temperatur. Hierbei können beispielsweise auch Temperaturniveaus eingestellt werden, die in Anwesenheit von Propylen zu unerwünschten Nebenreaktionen wie beispielsweise Polymerisation führen. Da bei einer solchen Fahrweise der Hilfsstoff in das desorbierte ge- langen kann, kann sich ein Abtrennschritt, z. B. durch Kondensation, Adsorption, Trennung über eine Membran, Destillation oder durch selektive Wäsche, anschließen.Desorption of the desired product can also be effected by displacement with an auxiliary component, for example N 2 , CO 2 or water vapor. It is exploited that the auxiliary component lowers the partial pressure of the propylene in the gas phase, while the absolute pressure can remain constant. In addition, a more strongly adsorbing auxiliary component, such as steam or CO 2 , may also result in displacement of the product of value from the surface of the adsorbent. In the latter case, however, the auxiliary component must be removed in a further step from the surface of the adsorbent, z. B. by raising the temperature. Here, for example, temperature levels can be set, which lead in the presence of propylene to undesirable side reactions such as polymerization. Since in such a driving mode the excipient can get into the desorbed, a separation step, for. Example, by condensation, adsorption, separation via a membrane, distillation or by selective washing, connect.
Die Phasen müssen nicht notwendiger Weise gleich lang dauern, so dass zur Synchronisation auch eine kleinere oder größere Anzahl an Adsorbern eingesetzt werden kann.The phases do not necessarily have the same length, so that a smaller or larger number of adsorbers can be used for synchronization.
Falls das desorbierte Propen nicht den gewünschten Reinheitsgrad aufweist, kann sich eine weitere Aufreinigung, bevorzugt adsorptiv, anschließen, wobei hier auch ein anderes Adsorbens eingesetzt werden kann.If the desorbed propene does not have the desired degree of purity, a further purification, preferably adsorptive, can follow, in which case another adsorbent can also be used.
Die Adsorption wird im Allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von -50 bis 250 °C, bevorzugt -10 bis 90°C und besonders bevorzugt 0 bis 80°C durchgeführt. Weiterhin mehr bevorzugt erfolgt die Adsorption bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 70 °C, insbesondere bei 20 bis 60 °C und ganz besonders bevorzugt bei 30 bis 50 °C.The adsorption is generally carried out at a temperature in the range of -50 to 250 ° C, preferably -10 to 90 ° C and particularly preferably 0 to 80 ° C. Further more preferably, the adsorption is carried out at a temperature in the range of 10 to 70 ° C, especially at 20 to 60 ° C and most preferably at 30 to 50 ° C.
Die Adsorption erfolgt bei einem Druck von im Allgemeinen 1 bis 40 bar, bevorzugt, 1 ,5 bis 20 bar, besonders bevorzugt 2 bis 15 bar und insbesondere bei 2,5 bis 10 bar. Ganz besonders bevorzugt erfolgt die Adsorption bei einem Druck im Bereich von 2,5 bis 5 bar.The adsorption takes place at a pressure of generally from 1 to 40 bar, preferably from 1.5 to 20 bar, more preferably from 2 to 15 bar and in particular from 2.5 to 10 bar. Most preferably, the adsorption is carried out at a pressure in the range of 2.5 to 5 bar.
Die Desorptionsphase selbst kann sowohl durch Druckerniedrigung als auch durch Wärmeeintrag als auch durch eine Kombination beider Maßnahmen erfolgen. Die Druckerniedrigung erfolgt vorzugsweise auf einen Druck von unter 2,5 bar, insbesondere unter 2 bar. Die angegebenen Druckwerte stellen Absolutwerte dar.The desorption phase itself can be done both by reducing the pressure and by heat input as well as by a combination of both measures. The pressure reduction is preferably carried out to a pressure of less than 2.5 bar, in particular less than 2 bar. The specified pressure values represent absolute values.
Die Adsorption/Desorption kann als Festbett-, Wirbelschicht- oder Wanderbettverfahren ausgestaltet sein. Geeignete Apparate sind zum Beispiel Festbettreaktoren, Rotati- onsadsorber oder Jalousienfilter. Eine ausführliche Beschreibung von möglichen Apparaten findet sich in: Werner Käst, „Adsorption aus der Gasphase", VCH (Weinheim); H. Brauer, „Die Adsorptionstechnik ein Gebiet mit Zukunft", Chem.-Ing. Tech 57 (1985) 8, 650-653; Dieter Bathen, Marc Breitbach „Adsorptionstechnik", VDI-Buch, 2001.The adsorption / desorption can be designed as a fixed bed, fluidized bed or moving bed process. Suitable apparatus are, for example, fixed bed reactors, rotary adsorbers or venetian blind filters. A detailed description of possible apparatus can be found in: Werner Käst, "Adsorption from the Gas Phase", VCH (Weinheim), H. Brauer, "The Adsorption Technique an Area with a Future", Chem.-Ing. Tech 57 (1985) 8, 650-653; Dieter Bathen, Marc Breitbach "adsorption technology", VDI book, 2001.
Zur Desorption der an dem Adsorbens adsorbierten Gase wird dieses erhitzt und/oder auf einen niedrigeren Druck entspannt.For desorption of adsorbed on the adsorbent gases, this is heated and / or relaxed to a lower pressure.
Vorzugsweise kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur technischen Gewinnung von Propen das freigesetzte Propen mit einer Reinheit von über 95 Vol-% in Bezug auf die Summe der Volumenanteile an Propan und Propen erhalten werden. Mehr bevorzugt beträgt die Reinheit mehr als 99 Vol-%, insbesondere mindestens 99,5 Vol-% (polymer grade).Preferably, according to the process for the technical production of propene according to the invention, the released propene can be obtained with a purity of more than 95% by volume with respect to the sum of the proportions by volume of propane and propene. More preferably, the purity is more than 99% by volume, in particular at least 99.5% by volume (polymer grade).
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines porösen metallorganischen Gerüstmaterials enthaltend mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung zur technischen Gewinnung von Propen aus einem zumindest Propan und Propen enthaltenden Gasstrom.Another object of the present invention is the use of a porous organometallic framework material containing at least one coordinated to at least one metal ion, at least bidentate organic compound for the technical production of propene from a gas stream containing at least propane and propylene.
BeispieleExamples
Beispiel 1 : Trennung an Cu-BTCExample 1: Separation on Cu-BTC
193 g I .S.δ-Cu-Benzoltricarbonsäure-MOF (1 ,5mm Stränge) werden in einen Rohrreaktor eingebaut. Anschließend wird mit reinem Propan der gewünschte Adsorptions- druck aufgebaut (verschiedene Absolutdrücke von 2,5 - 5 bar) und danach auf ein Gemisch aus ca. 50% Propan und 50% Propen umgestellt (100 oder 200 Normliter/h). Die Zusammensetzung des Reaktorabgases wird mit einem Massenspektrometer überwacht. Zunächst wird das Propen adsorbiert und es wird nur reines Propan detektiert. Sobald Propen durchbricht, wird der Versuch beendet. Aus der Zeit bis zum ersten Durchbruch errechnet sich die Propen-Kapazität unter den jeweiligen Versuchsbedingungen (siehe Tabelle 1 ).193 g of I .S.δ-Cu-benzenetricarboxylic acid MOF (1.5 mm extrudates) are incorporated into a tubular reactor. Subsequently, the desired adsorption pressure is established with pure propane (various absolute pressures of 2.5-5 bar) and then converted to a mixture of about 50% propane and 50% propene (100 or 200 standard liters / h). The composition of the reactor exhaust gas is monitored by a mass spectrometer. First, the propene is adsorbed and only pure propane is detected. As soon as Propen breaks through, the trial ends. From the time to the first breakthrough, the propene capacity is calculated under the respective experimental conditions (see Table 1).
Anschließend wird die Probe bei Raumtemperatur mit einer erhöhten Menge an reinem Propan (ca. 100 Nl/h) für 30 min gespült und erneut mit dem Druckaufbau für das nächste Experiment begonnen. Auch die folgenden wiederholten Trennungen ergeben dieselben Werte. Beispiel 2: Trennung an einem AI-Terephthalsäure-MOFSubsequently, the sample is rinsed at room temperature with an increased amount of pure propane (about 100 Nl / h) for 30 min and started again with the pressure build-up for the next experiment. The following repeated separations also give the same values. Example 2: Separation on an Al-terephthalic acid MOF
212 g eines AI-Terephthalsäure-MOFs (3 x 3mm und 1 ,5 x 1 ,5 mm Tabletten) werden analog Beispiel 1 behandelt.212 g of an Al-terephthalic acid MOF (3 × 3 mm and 1.5 × 1.5 mm tablets) are treated analogously to Example 1.
Vergleichsbeispiel 3: Trennung an 4Ä-MolsiebComparative Example 3: Separation on 4 Å molecular sieve
302 g 4Ä-Molsieb (4-8Mesh) (Stränge 1 ,5 mm) werden analog Beispiel 1 behandelt.302 g of 4 Å molecular sieve (4-8 mesh) (strands 1.5 mm) are treated analogously to Example 1.
Vergleichsbeispiel 4: Trennung an 13X-Molsieb Analog zu Vergleichsbeispiel 3 wird 13X Molsieb (1 ,5 mm Stränge) eingesetzt.Comparative Example 4 Separation on 13X Molecular Sieve Analogously to Comparative Example 3, 13X molecular sieve (1.5 mm extrudates) is used.
Tabelle 1Table 1
Beispiel 5 Ein Adsorber mit einem Volumen von ca. 0,2 I wird mit jeweils verschiedenen Adsorptionsmitteln in aktiviertem Zustand gefüllt und diese vor der eigentlichen Messung zusätzlich in einem warmen Stickstoffstrom von Restfeuchte und anhaftendem CO2 entfernt. Für die Bestimmung der Trennkapazität wird der Adsorber zunächst bei Raumtemperatur in drucklosem Zustand 15 min mit reinem Propan gespült und dann der Druck in dem System auf 5 bar erhöht. Die Druckregulierung erfolgt hierbei über nachgeschaltete Nadelventile. Anschließend wird auf ein Propan/Propen-Gemisch (GC- Analytik: 54,7% Propen, 44 % Propan, Rest N2; Fluss 16 Nl/h) umgestellt und der Konzentrationsverlauf an Adsorberein- beziehungsweise -ausgang mittels einer IR- Gaszelle überwacht. Die Propen-Kapazität wird bis zu dem Zeitpunkt berechnet, an dem erstmalig ein signifikanter Anstieg des Propen-Signals zu verzeichnen ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Example 5 An adsorber with a volume of about 0.2 l is filled with in each case different adsorbents in the activated state and these are additionally removed before the actual measurement in a warm nitrogen stream of residual moisture and adhering CO 2 . For determining the separation capacity, the adsorber is first purged with pure propane at room temperature in a pressureless state for 15 minutes, and then the pressure in the system is increased to 5 bar. The pressure regulation takes place via downstream needle valves. Subsequently, the mixture is switched to a propane / propene mixture (GC analysis: 54.7% propene, 44% propane, balance N 2 , flow 16 Nl / h) and the concentration profile at adsorber inlet or outlet is monitored by means of an IR gas cell , The propene capacity is calculated until the time when a significant increase in the propene signal is recorded for the first time. The results are summarized in Table 2.
Tabelle 2Table 2
Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf des IR-Signals für Propen (Durchbruchskurven). Hierbei ist das IR Signal [a.u.] als Funktion der Zeit t (in Min.) aufgetragen.Fig. 1 shows the time course of the IR signal for propene (breakthrough curves). Here, the IR signal [a.u.] is plotted as a function of time t (in min.).
Die Adsorbentien der Tabelle 2 sind wie in Fig. 1 angegeben den einzelnen Kurven zuzuordnen.The adsorbents of Table 2 are as shown in Fig. 1 assigned to the individual curves.
Beispiel 6:Example 6:
In weiteren Versuchen wurde Propen adsorptiv aus einem Gasgemisch abgetrennt, welches der realen Zusammensetzung eines Produktstroms aus der Propandehydrierung sehr nahe kommt.In further experiments, propene was adsorptively separated from a gas mixture, which comes very close to the real composition of a product stream from the propane dehydrogenation.
Als Adsorbens wurde Cu-BTC-MOF in Form von 1.5 mm Strängen eingesetzt.The adsorbent used was Cu-BTC-MOF in the form of 1.5 mm strands.
Das Gasgemisch setzt sich wie folgt zusammen: - ca. 1 ,5% Ethan, - ca. 1 ,5% Ethen,The gas mixture is composed as follows: about 1.5% ethane, about 1.5% ethene,
- ca. 2% Kohlenmonoxid,- about 2% carbon monoxide,
- ca. 2,5% Methan- about 2.5% methane
- ca. 30,8% Propan- about 30.8% propane
- ca. 30,8% Propen - Rest Wasserstoff Die Tests wurden in einem adiabaten Rohrreaktor (Länge 2000mm, Innendurchmesser 35mm) durchgeführt, welcher mit einem 10-fach Stufenthermoelement versehen ist. Die Beschickung des Reaktors mit Frischgas erfolgt mengengeregelt aus Stahlflaschen. Der Druck wurde über ein Ventil im Abgas reguliert. Die Gaszusammensetzung wurde mit einem Online-IR-Messgerät am Eingang und Ausgang des Reaktors bestimmt.- about 30.8% propene - the remainder is hydrogen The tests were carried out in an adiabatic tubular reactor (length 2000 mm, inner diameter 35 mm), which is provided with a 10-fold step thermoelement. The feed of the reactor with fresh gas is volume-controlled from steel bottles. The pressure was regulated via a valve in the exhaust gas. The gas composition was determined with an online IR meter at the entrance and exit of the reactor.
Versuchsparameter:Test Parameters:
Frischgas: siehe Fig. 2 für Versuch A und Fig. 3 für Versuch B Reaktordruck: 2,5 barFresh gas: see FIG. 2 for test A and FIG. 3 for test B reactor pressure: 2.5 bar
Temperatur: RaumtemperaturTemperature: room temperature
Das Sorbens wird vor den Versuchen jeweils mit warmem, trockenem Stickstoff (ca. 50°C; 500 Nl/h) über Nacht von möglicherweise anhaftendem Wasser bzw. CO2 befreit.The sorbent is freed overnight from any adhering water or CO 2 with warm, dry nitrogen (about 50 ° C, 500 Nl / h) before each experiment.
Versuch A:Trial A:
Im Versuch A wurde der Reaktor mit reinem Propan auf 2,5 bar aufgepresst. Während der Adsorption des Propans wurde ein Temperaturanstieg von 50 K gemessen. Nachdem sich der Reaktor wieder auf Raumtemperatur abgekühlt hatte, wurde er mit dem Gasgemisch beschickt.In experiment A, the reactor was pressed with pure propane to 2.5 bar. During the adsorption of propane, a temperature rise of 50 K was measured. After the reactor had cooled back to room temperature, it was charged with the gas mixture.
Propen und Ethan wurden von Beginn an vollständig adsorbiert. Des Weiteren wurde ein Großteil des Ethylens sowie ein geringer Teil des Kohlenmonoxides adsorbiert. Methan sowie Propan durchströmten den Reaktor ungehindert. Nach ca. 10 min. stieg zunächst die Konzentration von Ethan im Abgas sprunghaft an.Propene and ethane were fully adsorbed from the beginning. Furthermore, a large part of the ethylene and a small part of the carbon monoxide was adsorbed. Methane and propane flowed through the reactor unhindered. After approx. 10 min. Initially, the concentration of ethane in the exhaust gas jumped.
Nach ca. 56 min. begann die Konzentration von Ethylen anzusteigen. Erst später nach 134 min. erfolgte der Durchbruch von Propen, so dass durch Desorption des Propens dessen Abtrennung möglich ist.After approx. 56 min. began to increase the concentration of ethylene. Only later after 134 min. the breakthrough of propene occurred, so that its desorption is possible by desorption of the propene.
Während der Adsorption des Gasgemisches wurde ein Temperaturanstieg von 15 K gemessen.During the adsorption of the gas mixture, a temperature rise of 15 K was measured.
In Fig. 2 sind die Konzentrationen von Propan und Propen sowie der Verlauf von Fluss und Druck dargestellt. Hierbei ist die Gaskonzentration (%) und Gasfluß (Nl/h) c und der Druck p (bar) als Funktion der Zeit t (min.) dargestellt. Kurve 1 entspricht dem Frischgasfluss, Kurve 2 der Propankonzentration, Kurve 3 dem Druck und Kurve 4 der Propenkonzentration.In Fig. 2, the concentrations of propane and propene and the course of flow and pressure are shown. Here, the gas concentration (%) and gas flow (Nl / h) c and the pressure p (bar) as a function of time t (min.) Is shown. Curve 1 corresponds to the Fresh gas flow, curve 2 of the propane concentration, curve 3 the pressure and curve 4 of the propene concentration.
Versuch B: In Versuch B wurde der Reaktor mit Stickstoff auf 2,5 bar aufgepresst. Anschließend wurde der Reaktor sofort mit dem Gasgemisch beschickt.Experiment B: In experiment B, the reactor was pressurized with nitrogen to 2.5 bar. Subsequently, the reactor was immediately charged with the gas mixture.
Das gesamte Gasgemisch wurde zunächst adsorbiert, wodurch es zu einem leichten Druckabfall im Reaktor kam. Daher wurde der Frischgasfluss in Stufen auf 300 Nl/h erhöht.The entire gas mixture was first adsorbed, resulting in a slight pressure drop in the reactor. Therefore, the fresh gas flow was increased in stages to 300 Nl / h.
Nach ca. 25 min. brachen zunächst Methan und Kohlenmonoxid am Reaktorausgang durch und hatten nach ca. 10 min. wieder ihre Eingangskonzentration erreicht. Kurz danach wurden annähernd gleichzeitig Ethan, Ethen und Propan im Abgas gemessen. Ethan und Ethen erreichten nach ca. 5 min. ihre Eingangskonzentration. Erst später nach 50. min erfolgte schließlich der Durchbruch von Propen, so dass durch Desorption des Propens dessen Abtrennung möglich ist.After approx. 25 min. first broke methane and carbon monoxide through at the reactor outlet and had after about 10 min. reached their input concentration again. Shortly afterwards, ethane, ethene and propane in the exhaust gas were measured almost simultaneously. Ethane and ethene reached after approx. 5 min. their input concentration. Only later after 50 min did the breakthrough of propene finally take place, so that its desorption is possible by desorption of propene.
Während des gesamten Versuchs schwankte der Reaktordruck etwas aufgrund der starken Adsorption. Während der Adsorption des Gasgemisches wurde ein Tempera- turanstieg von 75 K gemessen.Throughout the experiment, the reactor pressure fluctuated somewhat due to the strong adsorption. During the adsorption of the gas mixture, a temperature rise of 75 K was measured.
In Fig. 3 sind die Konzentrationen von Propan und Propen sowie der Verlauf von Fluss und Druck dargestellt. Hierbei ist die Gaskonzentration (%) und Gasfluß (Nl/h) c und der Druck p (bar) als Funktion der Zeit t (min.) dargestellt. Kurve 1 entspricht dem Frischgasfluss, Kurve 2 dem Druck, Kurve 3 der Propankonzentration und Kurve 4 der Propenkonzentration. In Fig. 3, the concentrations of propane and propene and the course of flow and pressure are shown. Here, the gas concentration (%) and gas flow (Nl / h) c and the pressure p (bar) as a function of time t (min.) Is shown. Curve 1 corresponds to the fresh gas flow, curve 2 to the pressure, curve 3 of the propane concentration and curve 4 of the propene concentration.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur technischen Gewinnung von Propen aus einem Propen und zu- mindest einen weiteren Kohlenwasserstoff enthaltenden Gasstrom, die Schritte enthaltend1. A process for the technical recovery of propene from a propene and at least one further hydrocarbon-containing gas stream, the steps containing
(a) In Kontakt bringen des Gasstromes mit einem Adsorbens enthaltend ein poröses metallorganisches Gerüstmaterial enthaltend mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene mindestens zweizähnige organische Verbindung, wobei das Adsorbens mit Propen beladen wird, und(A) bringing into contact the gas stream with an adsorbent containing a porous organometallic framework material containing at least one at least one at least one metal ion coordinate bound at least bidentate organic compound, wherein the adsorbent is loaded with propene, and
(b) Freisetzen des Propens aus dem mit Propen beladenen Adsorbens.(b) releasing the propene from the propene loaded adsorbent.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine weitere Kohlenwasserstoff Propan ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the at least one further hydrocarbon is propane.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom 5 bis 95 Vol.-% Propen bezogen auf die Summe der Volumenanteile an Propen und dem weiteren Kohlenwasserstoff oder den weiteren Kohlenwasserstoffen im Gasstrom enthält.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas stream 5 to 95 vol .-% propene based on the sum of the volume fractions of propene and the further hydrocarbon or other hydrocarbons in the gas stream.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gastrom ein gegebenenfalls gereinigter Produktstrom aus der Propenherstellung ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gas stream is an optionally purified product stream from propene production.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gegebenenfalls gereinigte Produktstrom aus einem Crack-Verfahren, einer Propandehydrierung, einer Olefinumwandlung oder einer Methanol/Dimethylether-Umwandlung zur5. The method according to claim 4, characterized in that the optionally purified product stream from a cracking process, a propane dehydrogenation, an olefin conversion or a methanol / dimethyl ether conversion to
Propenherstellung oder einer Mischung von Strömen zweier oder mehrer dieser Propenherstellungen stammt.Propene production or a mixture of streams of two or more of these Propenherstellungen comes.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gegebenenfalls gereinigte Produktstrom aus einer Propandehydrierung zur Propenherstellung stammt.6. The method according to claim 5, characterized in that the optionally purified product stream originates from a propane dehydrogenation for propene production.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Adsorbens in einem Adsorber befindet. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the adsorbent is in an adsorber.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorber Teil eines Adsorbersystems ist, das mindestens drei Adsorber umfasst, die phasenversetzt arbeiten.8. The method according to claim 7, characterized in that the adsorber is part of an adsorber system comprising at least three adsorbers which operate out of phase.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Freisetzen des Propens in quasi-kontinuierlicher Fahrweise erfolgt.9. The method according to claim 8, characterized in that the release of the Propens takes place in quasi-continuous driving.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Freisetzen des Propens durch Änderung von zumindest einem der physikali- sehen Parameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Druck und Temperatur erfolgt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the release of the propene by changing at least one of the physical see parameters selected from the group consisting of pressure and temperature.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das freigesetzte Propen eine Reinheit von über 95 Vol.-% in Bezug auf die Summe der Volumenanteile Propen und dem weiteren Kohlenwasserstoff oder den weiteren Kohlenwasserstoffen aufweist.1 1. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the released propene has a purity of about 95 vol .-% with respect to the sum of the volume propene and the further hydrocarbon or other hydrocarbons.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das in Kontakt bringen bei einer Temperatur im Bereich von -50 bis 250 °C er- folgt.12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that the bringing into contact at a temperature in the range of -50 to 250 ° C follows.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das in Kontakt bringen bei einem Druck im Bereich von 1 bis 40 bar (absolut) erfolgt.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that bringing into contact at a pressure in the range of 1 to 40 bar (absolute).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Metallion ausgewählt ist aus der Gruppe der Metalle bestehend aus Mg, AI, In, Cu, Zn, Fe, Ni, Co, Mn, Zr, Ti, Sc, Y, La und Ce.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the at least one metal ion is selected from the group of metals consisting of Mg, Al, In, Cu, Zn, Fe, Ni, Co, Mn, Zr, Ti, Sc, Y, La and Ce.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine mindestens zweizähnige organische Verbindung von einer Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure oder deren Schwefelanaloga ableitet.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that derives at least one at least bidentate organic compound of a di-, tri- or tetracarboxylic acid or its sulfur analogues.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das metallorganische Gerüstmaterial als Formkörper vorliegt.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the organometallic framework material is present as a shaped body.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximum der Porendurchmesserverteilung mindestens 0,4 nm beträgt. 17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the maximum of the pore diameter distribution is at least 0.4 nm.
8. Verwendung eines porösen metallorganischen Gerüstmaterials enthaltend mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene mindestens zweizähnige organische Verbindung zur technischen Gewinnung von Propen aus einem Propen und zumindest einen weiteren Kohlenwasserstoff enthaltenden Gasstrom. 8. Use of a porous organometallic framework material comprising at least one coordinated to at least one metal ion at least bidentate organic compound for the technical production of propene from a propene and at least one further hydrocarbon-containing gas stream.
EP07727206A 2006-03-29 2007-03-22 Method for commercially obtaining propene Withdrawn EP2001825A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07727206A EP2001825A1 (en) 2006-03-29 2007-03-22 Method for commercially obtaining propene

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06111918 2006-03-29
PCT/EP2007/052730 WO2007113118A1 (en) 2006-03-29 2007-03-22 Method for commercially obtaining propene
EP07727206A EP2001825A1 (en) 2006-03-29 2007-03-22 Method for commercially obtaining propene

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2001825A1 true EP2001825A1 (en) 2008-12-17

Family

ID=38292675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07727206A Withdrawn EP2001825A1 (en) 2006-03-29 2007-03-22 Method for commercially obtaining propene

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2001825A1 (en)
KR (1) KR20080114821A (en)
CN (1) CN101454260A (en)
BR (1) BRPI0710208A2 (en)
RU (1) RU2008142555A (en)
WO (1) WO2007113118A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109746046A (en) * 2017-11-03 2019-05-14 中国石油化工股份有限公司 A kind of reactor and its preparation method and application for dehydrogenation reaction

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2010315A2 (en) 2006-04-18 2009-01-07 Basf Se Organometallic aluminum fumarate backbone material
US8313559B2 (en) 2007-05-21 2012-11-20 Basf Se Aluminum aminocarboxylates as porous metal organic frameworks
CN102105421B (en) * 2008-07-21 2013-09-25 巴斯夫欧洲公司 Method for technical extraction of propene
CN103111262B (en) * 2013-01-31 2014-11-26 北京大学 Porous material of metal-organic framework and preparation method of material
CN103193578A (en) * 2013-04-08 2013-07-10 浙江师范大学 Method for separating propylene and propane by utilizing metal-organic framework material
CN104415737A (en) * 2013-08-23 2015-03-18 中国科学院大连化学物理研究所 Magnesium-based metal organic framework material for methane-nitrogen adsorption separation and preparation
CN104772119A (en) * 2015-03-20 2015-07-15 华南理工大学 Temperature-sensitive metal organic skeleton material, preparation method, and applications thereof
CN108126664B (en) * 2016-12-01 2020-11-24 万华化学集团股份有限公司 Modified molecular sieve for purifying olefin and method for removing oxygen-containing impurities in olefin by using modified molecular sieve
CN109293467B (en) * 2018-11-09 2021-05-25 浙江大学 Method for adsorbing and separating propylene, propine, propane and propadiene
KR102028140B1 (en) * 2019-03-06 2019-10-02 한국화학연구원 Extraction apparatus for light olefin by purifying hydrocarbon feed and extraction method of light olefin by purifying hydrocarbon feed
CN113181881B (en) * 2021-04-29 2023-04-14 郑州大学 ZIF-8@ Ag complex core-shell structure hybrid material and preparation method and application thereof
CN114213754B (en) * 2021-12-22 2023-04-25 平湖市浙江工业大学新材料研究院 MOFs particle doped composite material and preparation method thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI932187A (en) * 1992-05-29 1993-11-30 Boc Group Inc FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV OMAETTADE KOLVAETEN OCH SEPARERING AV DESAMMA FRAON MAETTADE KOLVAETEN
DE102004061238A1 (en) * 2004-12-20 2006-06-22 Basf Ag Method for the enrichment of methane in methane containing gas mixtures comprises contacting the gas mixture with at least a sorbent containing a porous metal-organic structure material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007113118A1 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109746046A (en) * 2017-11-03 2019-05-14 中国石油化工股份有限公司 A kind of reactor and its preparation method and application for dehydrogenation reaction
CN109746046B (en) * 2017-11-03 2022-03-29 中国石油化工股份有限公司 Reactor for dehydrogenation reaction and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN101454260A (en) 2009-06-10
BRPI0710208A2 (en) 2011-05-24
RU2008142555A (en) 2010-05-10
KR20080114821A (en) 2008-12-31
WO2007113118A1 (en) 2007-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007113118A1 (en) Method for commercially obtaining propene
WO2007113085A2 (en) Method for producing propene from propane
US9353023B2 (en) Catalytic alkane conversion and olefin separation
US10626066B2 (en) High conversion and selectivity ODH process
WO2007144324A1 (en) Process for preparing unsaturated hydrocarbons
EP2318337A1 (en) Method for technical extraction of propene
JP6527470B2 (en) Complex including an oxidative dehydrogenation unit
EP1674555A1 (en) Concentration of methane in methane containing gas mixtures by adsorption
JP6557230B2 (en) Intrinsically safe ODH operation
JP2016510731A5 (en)
KR20070110080A (en) Method for producing propene from propane
EP2142297A1 (en) Porous organometallic framework materials loaded with catalyst metal components
MX2007008179A (en) Method for the production of propene from propane.
EP3383831B1 (en) Method for preparing butadiene through the oxidative dehydration of n-butenes
KR20150002714A (en) An oxygenates-free c8-c12 aromatic hydrocarbon stream and a process for preparing the same
CA2859935A1 (en) High conversion and selectivity odh process

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20081029

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20091001