PL124493B1 - Process for catalytic isomerization in vapour phase of methyl-substituted aromatic hydrocarbons - Google Patents

Process for catalytic isomerization in vapour phase of methyl-substituted aromatic hydrocarbons

Info

Publication number
PL124493B1
PL124493B1 PL20664878A PL20664878A PL124493B1 PL 124493 B1 PL124493 B1 PL 124493B1 PL 20664878 A PL20664878 A PL 20664878A PL 20664878 A PL20664878 A PL 20664878A PL 124493 B1 PL124493 B1 PL 124493B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
zsm
zeolite
ratio
hydrogen
alumina
Prior art date
Application number
PL20664878A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL206648A1 (en
Original Assignee
Mobil Oil Corpus
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 Mobil Oil Corpus filed Critical Mobil Oil Corpus
Publication of PL206648A1 publication Critical patent/PL206648A1/en
Publication of PL124493B1 publication Critical patent/PL124493B1/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób katalitycznej izomeryzacji w fazie gazowej metylo-podstawionych weglowodorów aromatycznych w obecnosci kompo¬ zycji katalitycznej zawierajacej krystaliczny zeolit glino- krzemianowy.Katalityczne przegrupowanie grup alkilowych w we¬ glowodorach alkiloaromatycznych, zmierzajace do uzyskania jednego lub wiecej produktów uzytecznych w przemysle chemicznym lub petrochemicznym, pro¬ wadzono dotad w obecnosci najrozmaitszych kataliza¬ torów. Halogenki kwasowe, takie jak chlorek glinu, bromek glinu i mieszaniny trójfluorku boru z fluorowo¬ dorem stosowano do przegrupowania alkilobenzenów w celu uzyskania cennych pólproduktów znajdujacych zastosowanie przy wytwarzaniu kauczuków syntetycz¬ nych, tworzyw sztucznych, wlókien i barwników.Sposród innych katalizatorów wymienic mozna stale, krzemionkowe katalizatory typu kontaktów krakingo- wych, takie jak katalizatory glinokrzemianowe i glinki oraz platyna osadzona na nosniku glinokrzemianowym.Wiele katalizatorów ma co najmniej jedna z pozadanych cech katalizatora izomeryzacji, jednak wiekszosc sto¬ sowanych w praktyce wykazuje tez szereg wad. Na przy¬ klad, halogenki kwasowe takie jak chlorek glinu tylko czesciowo rozpuszczaja sie w surowcu i latwo umykaja ze strefy reakcyjnej. Ponadto katalizatory te sa nieeko¬ nomiczne ze wzgledu na nadzwyczaj silne dzialanie korozyjne i koniecznosc wyodrebniania ich 7 produktów.Inne katalizatory heterogeniczne, takie jak kontakty glinokrzemianowe, platyna osadzona na tlenku glinu 10 15 20 25 80 itd., nie sa dostatecznie kwasne, aby zapewnic wystarcza¬ jacy stopien przemiany i wymagaja prowadzenie reakcji w stosunkowo wysokich temperaturach, powyzej 424— 510 °C. W Warunkach tych szybko tworzy sie koks, co obniza wydajnosc reakcji powstawania pozadanego produktu i powoduje koniecznojc czestej regeneracji katalizatora w celu usuniecia tesgoz koksu. Skutkiem tego jest zmniejszenie czasu poswieconego na izomery¬ zacje i duze zuzycie katalizatora szybko tracacego swa aktywnosc.Katalizatory heterogeniczne, taki jak krystaliczne glinokrzemiany, syntetyczne i naturalne, odznaczaja sie dostateczna kwasowoscia, jednak szybko traca aktywnosc wskutek powstawania koksu i sa malo selektywne, co przejawia sie w tworzeniu nadmiernych ilosc produktów dysproporcjonowania w reakcjach izomeryzacji.Jednym ze sposobów izomeryzacji ksylenów jest spo¬ sób nazywany Octafining, szeroko opisany w literaturze, w takich zródlach, jak P.M.Pitts, J.E. Gonnor, L.N.Leun, Ind. Eng. Chem, 47, 770 (1955); MJ. Fowle, R.D. Bent, B.E. Miller, referat przedstawiony na IV World Petroleum Congress w Rzymie, czerwiec 1955; F.G. Ciapetta, W.H. Buck, pat. St. Zjedn. AP nr 2 589 189, F.G. Ciapetta, pat. St. Zjedn. AP nr 2 550 531 (1951) i Octafining Process, Process Issue, Petroleum Refinery, 1 st Vol. 38 (1959), nr 11, Nov., str. 278.Jako katalizator w tych procesach stosuje sie platyne osadzona na krzemionce, w mieszaninie z tlenkiem glinu.Ulepszony katalizator do instalacji izomeryzacji Octa- 124 493124 493 3 finingu przedstawiono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr 3 856 872. Jest nim mieszanina zeo- litu^ZSAjbS i«osnikart^kiego jak tlenek glinu, przy czym kompozycja katalityczna zawiera okolo 10—65% wago¬ wych zeolitu. Reakcje w obecnosci tego katalizatora pro- 5 wadzi sie przy duzych szybkosciach przestrzennych.Nawerpb tym ukpsaenju pewna czesc ksylenu traci sie, zagejKÓe wskutek "dys^proporcjonowania ksylenów i ich transalkilacji do etylobenzenu. Metal z VIII grupy o- kresowego ukladu pierwiastków wlaczony do kataliza- 10 tora zawierajacego ZSM-5 glównie jako komponent uwudornienia w obecnosci wodoru hamuje tworzenie koksu i zwieksza trwalosc kompozycji katalitycznej.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych AP nr 3 856 873 przedstawiono sposób prowadzenia izome- 15 ryzacji weglowodorów alkiloaromatycznych w fazie gazowej bez dodawania wodoru, a w obecnosci kompo¬ zycji katalitycznej zawierajacej zeolit typu ZSM-5 w ilosci 65% wagowych.Zeolit ZSM-5 opisano w opisie patentowym Stanów 20 Zjednoczonych nr 3 702 886 (14.XI.1972).ZSM-5 w postaci korzystnej do sporzadzania kom¬ pozycji katalitycznej stosowanej w sposobie wedlug wynalazku reprezentowany jest ponizszym wzorem obrazujacym molowe stosunki tlenków w tym materiale ^ w stanie bezwodnym: (0,9±0,2/M2)n 0:Al203:xSi02, w którym M oznacza grupe skladajaca sie z mieszaniny kationów metali alkalicznych, zwlaszcza sodu i kationów czteroalkiloamoniowych z rodnikami alkilowymi zawie¬ rajacymi, korzystnie 2—5 atomów wegla, a x ma wartosc 30 co najmniej 5. Szczególnie korzystny jest zeolit, który w stanie bezwodnym reprezentowany jest wzorem (0,9 ±0,2)M2/nO:Al2O3=ZSiO2, w którym Z ma wartosc co najmniej 30 do 350 lub wiecej.Inne zeolity stanowiace skladnik kompozycji katali- 35 tycznej stosowanej w sposobie wedlug wynalazku sa równiez znane.Zeolit ZSM-11 przedstawiono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr'3 709 979 —.1. 1973), któ¬ rego zakres stanowi referencje do niniejszego zgloszenia. *° ZSM-11 w postaci korzystnej do sporzadzenia kom¬ pozycji katalitycznej stosowanej w sposobie wedlug wy¬ nalazku reprezentowany jest ponizszym wzorem wyra¬ zajacym stosunki molowe tlenków w stanie bezwodnym: (0,9±0,3)M2/nOAl2O3-(20-*-90)SiO2, w którym M « oznacza mieszanine co najmniej jednego czwartorzedo¬ wego kationu pierwiastka grupy V-A ukladu okresowego i kationów metali alkalicznych, zwlaszcza sodu.W zeolicie moga znajdowac sie kationy pierwotne w takiej ilosci, ze udzial czwartorzedowych kationów 50 metalu wynosi 10—90% calkowitej ilosci kationów.Zeolit ten moze wiec byc reprezentowany wzorem (0,9±0,2) [xXR4+(l—x)M2/nO] :Al3O3:(20-h90)SiO2, w którym R oznacza rodnik alkilowy zawierajacy 1—7 atomów wegla lub arylowy, M oznacza kation metalu 55 alkalicznego, X oznacza pierwiastek z grupy V—A, zwlaszcza metal, a x ma wyrtosc od 0,1 do 0,9.Zeolit ZSM-12 przedstawiono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr 3 823 449 (27.VIII.1974), którego zakres stanowi referencje do niniejszego zglo- *° szenia.Zeolit ZSM-35 opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr 4 016 245. Stosunki molowe tlenków w tym zeolicie w stanie bezwodnym mozna wyrazic wzorem (0,3-^2,5)RaO:(0+0,8^0 A303 xSi02, w- « 4 którym R oznacza kation organiczny zawierajacy atom. azotu, M oznacza kation metalu alkalicznego, a x ma wartosc wieksza niz 8 i jest okreslony dyfraktogramem rentgenowskim sproszkowanego zeolitu.Zeolit ZSM-35 w korzystnej postaci reprezentowany jest okreslajacym stosunki molowe tlenków w stanie bez¬ wodnym wzorem (0,4^-2,5)R2O:(O^-0,6)M2O:Al2O3:y Si02, w którym R oznacza kation organiczny zawierajacy atom azotu, wyprowadzony od etylenodwuaminy, pirolidyny, butylenodwuaminy lub pochodnej N-metylo- pirydyniowej, takiej jak wodorotlenek, siarczan, azotan lub halogenek (na przyklad bromek, chlorek lub jodek),.M oznacza atom metalu alkalicznego zwlaszcza sodu a y ma wartosc wieksza od 8 do okolo 50.Zeolit ZSM-38 przedstawiono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr 4 046 859. Stosunki molowe tlenków w tym zeolicie w stanie bezwodnym m*%±rya wyrazic wzorem (0,3 -*-2,5)R20: (O H-0,8)M2O:Ala03: :xSi02, w którym R oznacza kation organiczny zawiera¬ jacy atom azotu, a x ma wartosc wieksza niz 8, M oznacza kation metalu alkalicznego i jest okreslony dyfrakto- gramem rentgenowskim sproszkowanego zeolitu.Zeolit ZSM-38 w korzystnej postaci reprezentowany jest nastepujacym wzorem, okreslajacym stosunki mo¬ lowe tlenków w stanie bezwodnym. (0,4 -*- 2,5)1^0: :(0—0,6)M2O:Al2O3:y Si02, w którym R oznacza kation organiczny zawierajacy atom azotu, wyprowa¬ dzony od pochodnej 2-(hydroksyalkilo)trójalkiloamo- niowej, jako rodnikki alkilowe zawierajace rodniki me¬ tylowe, etylowe, lub ich kombinacje, M oznacza atom metalu alkalicznego, zwlaszcza sodu, a y ma wartosc wieksza od 8 do okolo 50.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr 3 702 886 cla zeoiitu ZSM-5 podano wzór CR20 M'2/nO)w:(Al203)x:(Si02)Y:(M"2/nO)z,w którym sto¬ sunek W/X jest wiekszy od 0,5 i mniejszy od 3, sto¬ sunek Y/X jest wiekszy niz 20, stosunek Z /X jest wiekszy od zera i mniejszy od 100, R oznacza kation zawierajacy azot, a n oznacza wartosciowosc M' i M". R moze oznaczac kationy amoniowe i pochodzace od pierwszo- rzedowych amin zawierajacych 2—1*0 atomów wegla, korzystnie kation czteroalkiloamoniowy, z grupami alkilo¬ wymi zawierajacymi 2—5 atomów wegla,. M' oznacza atom metalu z grupy IA ukladu okresowego, grupe amoniowa, atom wodoru lub ich mieszaniny. M" ozna¬ cza atom metalu, korzystnie z grupy ziem rzadkich (tzn. o liczbie atomowej od 57 do 71), chromu, wanadu, mo¬ libdenu, indu, boru, rteci, telluru, srebra i metalu z grupy platynowców, tzn. platyny, palladu i rutenu.Pierwotne kationy metali alkalicznych z tych zeolitów mozna co najmniej czesciowo zastapic sposobami, ta¬ kimi jak wymiana jonowa wodoru lub prekursora wodoru na jony metali z VIII grupy ukladu okresowego, jak na przyklad nikiel, platyna, zelazo i/lub kobalt.Choc opisane tu zeolity odznaczaja sie niezwykle mala zawartoscia tlenku glinu, tzn. duzym stosunkiem krzemionki do tlenku glinu, sa one bardzo aktywne, nawet jezeli stosunek molowy krzemionki do tlenku glinu przekracza 30. Jest to nieoczekiwanie, bowiem aktywnosc katalityczna zalezna jest na ogól od struktury sieci atomów glinu i kationów z nimi zwiazanych. Kataliza¬ tory te zachowuja krystalicznosc przez dlugi okres mimo stykania sie z para w wysokiej temperaturze, co wywoluje nieodwracalne zniszczenie struktury innych zeolitów, jak na przyklad typu X i A. Ponadto utworzone na nich124 493 5 osady weglowe jezeli powstaja mozna je usuwac przez wypalanie w temperaturze wyzszej niz zwykle celem ^regeneracji ich aktywnosci.W wielu srodowiskach zeolity tej klasy wykazuja bardzo slaba zdolnosc tworzenia koksu, wynikiem czego okresy pracy miedzy regeneracjami wykonywanymi przez wypalanie sa bardzo dlugie.Wazna cecha struktury krystalicznej opisywanych tu zeolitów jest ograniczona mozliwosc dostepu do i ujscia 2 wolnych przestrzeni sieci krystalicznej, wyznaczona rozmiarem porów wynoszacym ponad 5 -10-1 um oraz jozmiarami okien utworzonych przez 10-czlonowe pier¬ scienie zlozone z atomów tlenu. Oczywiscie, pierscienie te sa utworzone przez regularnie rozmieszczone tetra¬ edry stanowiace anionowa siec krystalicznego glino- krzemianu, w którym atomy tlenu zwiazane sa z ato¬ mami krzemu lub glinu znajdujacymi sie w srodku tetraedrów.Reasumujac w korzystnych typach katalizatorów uzy¬ tecznych w sposobie wedlug wynalazku stosunek molowy krzemionki do tlenku glinu wynosi co najmniej okolo 12 i ich struktura jest taka, ze ograniczony jest dostep do wolnych przestrzeni w sieci krystalicznej.Stosunek krzemionki do tlenku glinu mozna okreslic metodami analizy konwencjonalnej. Stosunek ten wy¬ znacza, tak dokladnie, jak to mozliwe stosunek w sztyw¬ nym anionowym szkielecie krysztalu zeolitu nie uwzgle¬ dniajac glinu zawartego w lepiszczu, badz tez znajduja¬ cego sie w kanalach zeolitu w postaci kationów lub ja¬ kiejkolwiek innej. Aczkolwiek uzyteczne sa kataliza¬ tory, w których stosunek molowy krzemionki do tlenku glinu wynosi co najmniej 12, to jednak korzystne jest stosowanie katalizatorów o stosunku wiekszym, co naj¬ mniej okolo 30.Wynalazek umozliwia bardzo skuteczne prowadzenie w fazie gazowej izomeryzacji przebiegajacej w obecnosci katalizatora, którego skladnik krystaliczny, zeolit, glino- krzemiany, jak podano wyzej, ma pory mniejsze niz pory stosowanych dotychczas glinokrzemianów kry¬ stalicznych.Zeolity uzyteczne w sposobie wedlug wynalazku latwo sorbuja n-heksan. Maja one pory o rozmiarach .powyzej okolo 5 •10-1nm lub, jezeli sa to pory o przekroju eliptycznym, co najmniej równe rozmiarom porów w ZSM-5. Ponadto ich struktura musi byc taka, aby ograniczony byl dostep duzych czasteczek do wnetrza.Czasami na podstawie znajomosci struktury krystalicznej mozna wnioskowac o ograniczeniu dostepu. Na przyklad, jezeli okna w krysztale utworzone sa przez 8-czlonowe pierscienie atomów tlenu, do wnetrza nie moga wniknac czasteczki o przekroju wiekszym niz przektrój czasteczki n-heksanu i taki zeolit nie jest pozadany.Korzystne sa okna 10-czlonowe, chociaz w pewnych przypadkach nadmierne pofaldowanie lub zablokowanie porów moze zmniejszyc skutecznosc dzialania kataliza¬ tora. Nie wydaje sie jednak, aby dwunastoczlonowe .pierscienie stanowily zwykle dostateczne ograniczenie wymagane do uzyskania korzystnych stopni przemiany.Koncypujac struktury przydatne do danego celu trzeba uwzglednic takie zjawiska, jak blokowanie porów i inne.Zamiast oceniac, na podstawie struktury krystalicznej, czy katalizator odznacza sie pozadanym ograniczonym dostepem, mozna latwo okreslic „wskaznik ogranicze¬ nia dostepu" przepuszczajac, w sposób ciagly, równo- molowa mieszanine n-heksanu i 3-metylopentanu nad 6 niewielka (okolo 1 g lub mniej) próbka katalizatora pod cisnieniem atmosferycznym, postepujac wedlug nizej opisanego sposobu. Próbke katalizatora, w postaci granul lub wytloczek, rozdrabnia sie do rozmiarów gruboziar- 5 nistego piasku i umieszcza w szklanej rurze. Przed rozpoczeciem próby przez katalizator przepuszcza sie, w ciagj co najmniej 15 minut, strumien powietrza o temperaturze 538 °G. Nastepnie kataliz?tor przemyw? sie helem i tsmperfture doprowadza sie do 288—510°C, 10 aby uzyskac stopien przemiany w granicach 10—60%.Mieszanine weglowodorów, rozcienczona helem w sto¬ sunku molowym hel/weglowodory 4:1 przepuszcza sie nad katalizatorem z szybkoscia przestrzenna (LHSV) wynoszaca 1 godz-1, tzn. jedna objetosc cieklych weglo- 15 wodorów w dagu godziny przepuszcza sie przez taka sama objetosc katalizatora. Po 20-minutowym przepusz¬ czaniu tego strumienia pobiera sie i analizuje próbke strumienia wyplywajacego z rury, najkorzystniej metoda chromatografii gazowej, w celu okreslenia udzialu obu 20 weglowodorów, które nie ulegly przemianie.„Wskaznik ograniczenia dostepu" oblicza sie z na¬ stepujacego wzoru: ws azni jQg^ (udzial n-heksanu, który pozostal) 25 ograniczenia = . dostepu gl° (udzlal 3-metylopentanu, któ*y pozostal) Wskaznik ograniczenia dostepu okresla w przybli¬ zeniu stosunek stalych szybkosci krakingu obu weglo¬ wodorów. Katalizatory odpowiednie do sposobu wedlug wynalazku charakteryzuje sie wskaznikiem ograniczenia dostepu w zakresie 1—12. W tabl. 1 podano wskazniki ograniczenia dostepu, w skrócie CI, dla niektórych typowych katalizatorów.Tablica 1 Krystaliczne glinokrzemiany ZSM-5 ZSM-11 ZSM-12 ZSM-35 ZSM-38 Beta ZSM-4 H-Zeolon REY Erionit CI &3 8.7 2 2 2 0.6 0.5 0.5 0.4 38 1 Oczywiscie, wartosci wskaznika ograniczenia dostepu charakteryzuja zeolity, jednak sa one wynikiem skumu- 55 lowania oddzialywania szeregu zmiennych istotnych przy jego okreslaniu.Dla danego zeolitu wskaznik ograniczenia dostepu moze zmieniac sie w granicach od okolo 1 do okolo 12, zaleznie od zastosowanej temperatury, w granicach 60 288—510° i stopnia przemiany weglowodorów, zawar¬ tego w granicach 10—60%. Na wielkosc wskaznika ograniczenia dostepu moga tez wplywac inne cznnniki, takie jak rozmiary krysztalów zeolitu, obecnosc ewentu¬ alnie zaokludowanych zanieczyszczen i lepiszcza scisle 65 zlaczonego z zeolitem.124 4 l Dla specjalistów oczywiste jest, ze zdefiniowany tu wskaznik ograniczenia dostepu, stanowiac bardzo uzy¬ teczny srodek do charaktetyszowania interesujacych zeolitów, jest miara przyblizona, na có wplywa sposób 1cgo okreslania; w pewnych przypadkach istnieje prawdo- 5 I^odobrenstwo nalozenia sie wplywu zmiennych o war¬ tosciach ekstremalnych. We wszystkich jednak przy- padkach wskaznik ograniczenia dostepu dla interesuja¬ cych nas zeofttów bedzie przybieral, w temperaturach 28$^5ld°C, Wartosc okolo 1-^12. id Opisane zcoftty wytwarzane w obecnosci kationów organicznych sa nieaktywne katalitycznie, zapewne dla¬ tego, zejainywewtiatrzkrystafo zajete saprzez kationy organiczne pochodzace z roztworu, z którego formuje sie zeolit. Mezna je aktywowac przez ogrzewanie, na przy- 15 ktad do teinfcetatury 53$ °C w atmosferze obojetnej 1* ciagu 1 godziny, po którym prowadzi sie wymiane jonowa przy uzyciu soli amoniowych, i prazy w tempe^ daturze 33f86C w obecnosci powietrza. Obecnosc kationów organicznych w roztworze, z którego formuje sie 20 zeolit, nie musi byc wprawdzie decydujaca dla tworzenia interesujacych nas typów zeolitów, jednak wydaje sie, ze sprzyja tworzeniu tych zeolitów. Ogólnie biorac poza¬ dane je*t aktywowanie katalizatorów tego typu droga wymiany taftowej przy uzyciu soli amoniowych, 2* i nastepujacego po tym prazenia w temperaturze okolo 538° w atmosferze powietrza, trwajacego od okolo 15 mi- nut do okolo 24 godzin.Czasami naturalne zeolity mozna przeprowadzic w lago typu katalizatory zeotit&we aktywujac je rozmai- 30 tymi sposobami i poddajac je róznym obróbkom, jak na p*zyklad wymiana jonowa, traktowanie para wodna, ekstrakcja tlenku glinowego t prazenie* w rozmaitych kombinacjach. Do naturalnych materialów, które mozna tak modyfikowac, nalezy ferrieryt, brewsteryt, stilbit, 35 dachiardyt, epistiltut* heukndyt i klinoptylolit. Ko¬ rzystnymi glinokrzemianami krystalicznymi sa: ZS.M-5 ZSM-11, Z&M-12, ZSM-35 i ZSM-38, a zwlaszcza ZSM-5.Katalizatory uzyteczne w sposobie Wedlug wynalazku 40 mozna dobierac na podstawie gestosci sieci krystalicznej w wysuszonej, farmie wodorowej. Powinny to byc zeolity, dla których gestosc sieci krystalicznej wynosi zasadniczo nie mniej niz 1,6 g/cm3.Stwierdzona, ze najbardziej pozadane ?ec4ity spelniaja 45 wszystkie tr*x omawiane kryteria. Korzystne kataliza¬ tory odznaczaja sie wskaznikiem ograniczenia dostepu 1—12, stos^qek molowy krzemionki do tlenku glinu wynosi dla nioh co najmniej 12, a ich gestosc w stanie suchym jest nfemniejsza niz 1,6g/cm3. Só Gestosc w stanie suchym dla krysztalów o znanej struk¬ turze mozna obliczyc z liczby atomów krzemu i glinu na 10Ó0 angstremów szesciennych, jak to opisal W.W. Meir na 19 stronie artykulu Struktura zeolitów. Artykul ten zamieszczono w Pfocesdings of the ConferehCe on Mole- 5$ cular Sieves, London* April 19/6*7, wydanych przez Socicty of Chemical Industry, London 1968. Jezeli struktura krystaliczna jest nieznana, gestosc sieci krys¬ talicznej mozna okreslic klasycznym sposobem pikno- metrycznym, Ka przyklad,, mozna zanurzyc zeolit w su- *° chej formie wodorowej w rozpuszczalniku organicznym, który nie jest sorbowany przez krysztaly. Byc moze, ze niezwykla trwalosc aktywnosci i stabilnosc neolitów tej klasy zwiazana jest z duza gestoscia ich sieci krystalicz¬ nej, nie mniejsza niz okolo 1,6"g/cm*. Wysoka gestosc 65 8 musi byc zwiazana ze stosunkowo niewielka wolna1 przestrzenia wewnatrz krysztalów, czego skutkiem- moze byc bardziej stabilna struktura. Te wolne prze¬ strzenie sa jednak istotne jako miejsce decydujace o ak¬ tywnosci krystalicznej.W tablicy 2 zestawiono gestosc sieci krystalicznej typowych zeolitów.Tab lica 2 Zeolit Ferrieryt Mordenit ZSM-5,-11 Dachiardyt L ¦ Klinoptilolit Laumontit ZSM-4 Heulandyt P.Offretyt Lewinit Erionit Gmelinit Chabazyt A [ Y Wolna przestrzen cm3/cm3 0,28 0,28 0,29 0,32 0,32 0,3£ 0,34 0,38 0,39 0,41 0,40 0,40 0,35 0*44 0,47 0,5 0,48 Gestosc sieci 1 krystalicznej g/cm3 1 1,76 ^ 1,79 1,72 1,61 1,71 1,77 1,65 [ 1,69 1,57 1,55 1,54 1,51 1,46 1,45 1,3 1,27 [ Zeolity z tej grupy posiadaja odpowiednia wyrazna strukture krystaliczna do stosowania kompozycji katali¬ tycznych wedlug niniejszego wynalazku. Zeolity ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35 i ZSM-38 do stosowania w procesie wedlug wynalazku wytwarzane sa sposobami podanymi w odpowiednich opisach patentowych, poda¬ nych wyzej w stanie techniki.Zeolity tego typu mozna wytwarzac z materialów zawierajacych odpowiednie skladniki, zeelittl. Do takich skladników zalicza sie glinian sodowy, tlenek gKnu, krzemian sodowy, hydrozol krzemionkowy, zel krze* mionkowy, kwas krzemowy, wodorotlenek sodowy i po¬ chodne czteropropyloamoniowe, jak na przyklad wodo¬ rotlenek ezteropropyloamoniowy. Oczywiscie kazdy ze skladników mieszaniny reakcyjnej, z które} otrzymuje*!* zeoht, mozna wprowadzac w postaci jednego lub wiehi reagentów, które mozna mieszac w dowolnej kolejnosci* Na przyklad, sód mozna do mieszaniny wprowadzac w postaci wodnego roztworu wodorotlenku sodowego lub wodnego roztworu krzemianu sodowego. Katioa ezteropropyloamoniowy mozna wprowadzac w postaci bromku. Mieszanine reakcyjna mozna wytwarzac pepio* dycznie lub ciagle. Rozmiary krysztalów i cza* krystali¬ zacji kompozycji zmienia sie w zaleznosci od wlasnosci mieszaniny reakcyjne}. Oczywisc ie, w przypadku otrzyj mywania zeoKtów o bardzo duzych stosunkach, molo¬ wych krzemionki do tlenku glinowego od 35 do oko** 300Ó lub wiecej, korzystnie od okolo 70 do okolo $00, moze okazac sie niepotrzebne dodawanie zródla tlenku glinowego do mieszaniny reakcyjnej, bowiem wystar¬ czajace moga byc resztkowe ilosci gKnu w ooBOSUalyelt reagentach.124 493 9 Znany fest zeolit otrzymywany z mieszaniny reakcyjnej o skladzie, wyrazonym w postaci stosunków molowych tlenków lub w molach tlenków, podanym w tablicy 3 Tablica 3 OH*/Si02 R4N+/(R4N+ + +Na+) HaO/OIT Si03/Al203 [ Inne tlenki metali [ (% sumy tlenków) Obszar szeroki 0,07—1,0 0,2—0,95 10—300 50—3000 10-«—1,0 Obszar ko¬ rzystny 0,1—0,8 0,3—0,9 10—300 70—1000 10-5—0,1 Obszar najko¬ rzyst¬ niejszy 0,2—0,75 1 0,4—0,9 10—300 70—500 10-5—0,01 1 Rasa podane uprzednio znaczenie. ii :.r;i. ', -¦ -"-¦'., 20 2eo4lt ten wytwarza sie, typowo, utrzymujac mie szaninc Nreakwna w temperaturze okolo 93—177 °C w cia^U;o4 okolo ^godzin do 120 dni, korzystnie w tem¬ peraturze oke4o 1£0—177 c gdzin do 8 dni. Czastki ielu utrzymuje sie w podanych ^ warunkach az do momentu utworzenia krysztalów.Staly produkt oddziela sie od mieszaniny reakcyjnej chlodzac ja, saczac i przemywajac woda. Produkt ten suszy sie, na przyklad w temperaturze 110°C w ciagu 8—24 godzin. W razie potrzeby mozna zastopowac la- *° godniejsze warunki, jak na przyklad temperatura poko¬ jowa i zmniejszone cisnienie.Wedlug obecnie stosowanych, znanych sposobów izomeryzacje weglowodorów aromatycznych podstawio¬ nych rodnikami metylowymi w fazie gazowej prowadzi x Sie w obecnosci kompozycji katalitycznej zawierajacej okolo 10—65% wagowych aktywnego zeolitu. Przy zastosowaniu takich kompozycji katalitycznych w tem¬ peraturze 315—371 °C zachodza nastepujace 'reakcje: (1) katalizowana kwasowo przemiana etylobenzenu, ** glównie dysproporcjonowanie do benzenu i dwumetylo- benzenu, (2) katalizowana kwasowo izomeryzacja ksylenów, (3) katalizowane kwasowo dyspropórcjono¬ wanie ksylenów do toluenu i metylobenzenów C99 powodujace straty ksylenów, (4) w razie obecnosci ** parafin, alkilowanie ksylenów skrakowanynufragmentami parafin, zwiekszajace straty ksylenu, co wyklucza sto¬ sowanie surowca zawierajacego parafiny i (5) katalizo¬ wane kwasowo etylowanie ksylenów rodnikami pocho¬ dzacymi z rozkladu etylobenzenu, powodujac straty * ksylenów.Sposób katalitycznej izomeryzacji w fazie gazowej metylo-podstawionych jednopierscieniowych weglowo¬ dorów aromatycznych, w których surowiec ten w fazie gazowej kontaktuje sie z wodorem w stopniu molowym K wodór:weglowodóry wynoszacym 1—10, pod cisnieniem 137—3450 kPa, przy predkosci przeplywu 0,5—20 godz.-1 w obecnosci kompozycji katalitycznej, zawieraja¬ cej material wiazacy stanowiacy rozcienczalnik, taki jak tlenek glinu oraz krystaliczny zeolit glinokrzemianowy ** o stosunku molowym krzemionka /tlenek glinu co naj¬ mniej 12 i wskazniku ograniczenia dostepu wynoszacym 1—12 wedlug wynalazku polega na tym, ze stosuje sie kompozycje katalityczna zawierajaca 01—5% wagowych zeolitu zawierajacego kationy, glównie wodorowe*, ** 10 prekursora wodoru i/lub metalu VIII grupy ukladu okresowego i proces prowadzi sie w temperaturze 427—538 °C.Wynalazek dotyczy zatem sposobu prowadzenia izomeryzacji uirowca zawierajacego jednopierscieniowe weglowodory aromatyczne podstawione rodnikami me¬ tylowymi, znajdujacego sie w fazie gazowej w obecnosci ulepszonej kompozycji katalitycznej. Kompozycja kata¬ lityczna stosowana w sposobie wedlug wynalazku zawiera krystaliczny zeolit glinokrzemianowy, w którym sto¬ sunek molowy krzemionka/tlenek glinu wynosi co najmniej 12, a wskaznik ograniczenia dostepu wynosi 1—12, stanowiacy 0,1—5% wygowych kompozycji oraa rozcienczalnik, taki jak tlenek glinu stanowiacy reszte.Zeolit w tej kompozycji moze zawierac, zamiast co naj¬ mniej czesci pierwotnych kationów, kationy metalu VIII grupy okresowego ukladu pierwiastków, na przyklad niklu, platyny, zelaza i/lub kobalta i/lub wo¬ doru, badz tez prekursorów wodoru. Reakcje nalezy prowadzic w temperaturze co najmniej 427 °C.Krystaliczne zeolity glinokrzemianowe zawarte w kompozycji katalitycznej stosownej w sposobie wedlug wynalazku naleza ogólnie do;rzeolitów tYP« ZSM-5 lub zachowujacych sie jak zeolit ?SM-5 i reprezentowane; sa ogólnym wzorem odzwierciedlajacym stosunki molo¬ we tlenków w stanie bezwodnym: dla ZSM-5: (0,9±0,2) M2/nO:Al203:xSi02, w któ¬ rym M oznacza kation, glównie metalu VIII giupy okre¬ sowego ukladu pierwiastków i/lub wodoru* n oznacza wartosciowosc M, a x ma wartosc co najmniej 5; dla ZSM-11: (0,9±0,3) M2/nO:Al203:ySi02, w którym M oznacza kation, glównie metalu VIII grupy okresowego ukladu pierwiastków i/lub wodoru, n ozna¬ cza wartosciowosc M, a y ma wartosc 20—90; dlaZSM-12: (10±0,4) M2/nO:Al2O3:(20—200)SiO2, w którym M oznacza kation, glównie metalu VIII grupy okresowego ukladu pierwiastków i/lub wodoru, a n oznacza wartosciowosc M; dla ZSM-35 i ZSM-38: (0,3 + 2,5) R*0: (0—0,8)M2O: Al203=h8Si02, w którym R oznacza kation organiczny zawierajacy azot, dla ZSM-35 wyprowadzony od etyleno- dwuaminy, pirolidyny, butylenowy lub pochodnej N- metylopirydyniowej* takiej jak wodorotlenek, siarczan, azotan lub halogenek, a dla ZSM-38 — wyprowadzony od pochodnej 2- (hydrok$yalkilo)trójalkiloaminowei« jako rodniki alkilowe zawierajace rodniki metylowe, rodniki etylowe lub ich kombinacje, a M oznacza kation, glównie metalu VIII grupy okresowego ukladu pier¬ wiastków i/lub wodoiu oraz wzorem (R20, M'2/nO)w (Al203)x:(Si02)y: (M"2/nO)2, w którym stosunek w/x- jest wiekszy od 0,5 i mniejszy od 3, stosunek y/x jest wiekszy od 20, stosunek z/x jest wiekszy od zera i mniej¬ szy od 100, R oznacza kation zawierajacy atom azotu a n oznacza wartosciowosc Ml lub M'\ Kompozycja katalityczna stosowana w sposobie wedlug wynalazku zawiera krystaliczny zeolit glinokrzemianowy, dla którego stosunek molowy krzemionka /tlenek glinu wynosi co najmniej 12, a wskaznik ograniczenia dostepu wynosi I—12. Niczym nie ograniczajacymi przykladami takiego zeolitu sa zeoUty ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35 i ZSM-38.Przy prowadzeniu izomeryzacji w*dl»g wywakakm stosuje ste odpowiedni katalizator zeolitowy w polaczenia124 493 11 12 z nosnikiem lub materialem wiazacym pelniacych role rozcienczalników, takich jak porowaty, nieorganiczny nosnik tlenkowy lub spoiwo z gliny. Do nieograniczaja- cych niczego przykladów takich materialów wiazacych zalicza sie tlenek glinu, tlenek cyrkonu, krzemionke, 5 tlenek magnezu, tlenek toru, dwutlenek tytanu, tlenek boru i ich kombinacje, stosowane na ogól w postaci wy¬ suszonych zeli tlenków nieorganicznych i zelowatych osadów.Sposród odpowiednich materialów typu gliny wy- 10 mienic mozna bentonit i ziemie okrzemkowa. Zawartosc odpowiedniego, krystalicznego zeolitu glinokrzemiano- wego w kompozycji katalitycznej zawierajacej ponadto material wiazacy lub ncsnik, wynosi okolo 0,1—5%, a korzystnie okolo 0,5—1,5% wagowych. 15 Sposobem wedlug wynalazku izomeryzacji poddaje sie korzystnie surowiec zawierajacy zwiazki o wzorze (C6H6-n)Rn w którym Rn oznacza rodnik metylowy a n oznacza liczbe calkowita 2—4, najkorzystniej suro¬ wiec zawierajacyksyleny. 20 Dla sposobu wedlug wynalazku istotne sa warunki prowadzenia izomeryzacji. Zwlaszcza ni przebieg pro¬ cesu istotny wplyw ma temperatura, cisnienie, szybkosc przeplywu, molowy stosunek reagentów, stosunek molo¬ wy wodór/weglowodory i obecnosc rozcienczalników w surowcu. 25 Izomeryzacje nalezy prowadzic w temperaturze 427—538°C pod cisnieniem 137—345 kPa. Szybkosc przestrzenna odniesiona do calkowitej masy katalizatora 30 (WHSV) moze wynosic okolo 0,5—20 godz-1, zas stosu¬ nek molowy wodór/weglowodór powinien wynosic 1—10.Temperature i cisnienie, zachowane w obrebie tych wartosci, zmienia sie dosc znacznie, zaleznie od warunr ków równowagi i rodzaju surowca. Za optymalne przyj- 35 muje sie warunki, w których maksymalna jest wydajnosc pozadanego produktu izomeryzacji. Temperature i cis¬ nienie tak sie dobiera, aby dla zadanego obszaru stopni przemiany surowca osiagnac jak najwyzsza selektywno- nosc i maksymalna wydajnosc. 40 Prowadzac izomeryzacje sposobem wedlug wynalazku stosuje sie (1) kompozycje katalityczna zawierajaca co najwyzej 5% wagowych aktywnego zeolitu, ewentu¬ alnie z metalami, takimi, jak platyna i nikiel, oraz roz¬ cienczalnik, taki jak tlenek glinu, ewentualnie z met, la- mi takimi jak platyna lub nikiel i (2) temperature 427— 538°G. W warunkach tych etylobenaen ulega glównie dealkilacji do benzenu i etanu, a nie dysproporcjono¬ waniu do benzenu i dwuetylobenzenu i dlatego reakcje etylobenzenu slabo zaleza od kwasowosci katalizatora.Poniewaz przemiana etylobenzenu malo zalezy od kwasowosci katalizatora, przeto mozna stosowac bardzo rozcienczony katalizator zeolitowy stosunkowo latwo izomeryzujac ksyleny przy jednoczesnym zmniejszeniu 55 ilosci dysproporcjonowanych ksylenów. Zmniejszenie strat ksylenów jest istotne, gdyz okolo 75% strumienia ksylenów zawraca sie, wskutek czego ostateczaie utraty wynosza 6—10% wagowych.Wiekszosc etylobenzenu ulega przemianie do benzenu, ^ a nie do mieszaniny benzenu i dwuetylobenzenu, dzieki czemu jakosc produktu uzyskiwanego sposobem wedlug wynalazku jest wyzsza niz jakosc produktów otrzymy¬ wanych sposobami znanymi. Mozna równiez oczekiwac zmniejszenia kosztów katalizatora, bowiem w nowej kom- ** 45 50 pozycji katalitycznej znajduje sie ponizej 5% aktywnego zeolitu, podczas gdy obecnie stosowane kompozycje katalizatyczne zawieraja powyzej 10 do 65% aktywnego zeolitu.Sposób wedlug wynalazku charakteryzuje sie ponadto wieksza elastycznoscia w odniesieniu do surowca* Poniewaz przemiana etylobenzenu w niewielkim stopniu zalezy od izomeryzacji przeto obróbce mozna poddawac surowce o duzej zawartosci etylobenzenu, co oznacza mozliwosc stosowania produktów krakingu termicznego (zawierajacych okolo 30% wagowych etylobenzenu), jak tez konwencjonalnych produktów z reformingu. Ponadto, w temperaturze ponad 427 °C latwiej zachodzi reakcja dealkilowania rodników zawierajacych ponad 2 atomy wegla. Nie bedzie zatem zachodzilo alkilowanie pier¬ scieni aromatycznych parafinami, ewentualnie znajdujac cymi sie w surowcu, co eliminuje straty ksylenu via ten, mechanizm. Nowym sposobem mozna wiec obrabiac parafiny, które ulegaja krakingowi do lzejszych parafin, co eliminuje potrzebe ekstrakcji Udex. Wreszcie mozna przypuszciBC, ze owe fragmenty pochodzace z krafemgu polacza sie tworzac nowe pierscienie aromatyczne zwie¬ kszajac ilosc zwiazków aromatycznych. Szczególnie po¬ dobne byloby to w przypadku rozcienczenia aktywnego zeolitu tlenkiem glinowym z naniesionym odpowiednim metalem (na przyklad platyna na tlenku glinowym), katalizujacym reforming.Dlatego tez suseruje sie (i demonstruje to), aby utrzymywac w przestrzeni reakcyjnej temperature co najmniej 427 °C i aktywny katalitycznie zeolit do za¬ wartosci co najwyzej 5% wagowych rozcienczac roz¬ cienczalnikiem takim, jak tlenek glinowy.Poprawione proporcje miedzy aktywnoscia w reakcji uwodorniania i kwasowoscia aktywnego zeolitu pozwa¬ laja na osiagniecie wielu latwo zauwazalnych korzysci, do których nalezy: (1) stosowanie bardzo rozcienczonego X<5%) aktywnego zeolitu, który mozna traktowac para wodna lub zasada w celu regulacji kwasowosci, (2) brak sprzezenia miedzy przemianami etylobenzenu i izomery¬ zacja ksylenu, (3) mozliwosc stosowania surowców zawierajacych ponad 30% wagowych etylobenzenu, (4) zmniejszenie strat ksylenu przez dysproporcjono¬ wanie, (5) mozliwosc poddania obróbce surowców zawie¬ rajacych parafiny, co eliminuje koniecznosc ekstraho¬ wania ich metoda Udex, (6) przemiana etylobenzenu do benzenu zamist do mieszaniny benzenu i weglowodo¬ rów aromatycznych Ci0, (7) tworzenie pierscieni aroma¬ tycznych z fragmentów parafin, (8) nizszy stopien przer miany etylobenzenu podczas jednokrotnego przeplywu przez warstwe katalizatora i (9) latwosc regulacji wy¬ dajnosci droga zmian zawartosci aktywnego zeolitu w kompozycji katalitycznej.Jako surowiec do izomeryzacji prowadzonej sposobem wedlug wynalazku stosuje sie, korzystnie, jednopierscie- niowe weglowodory aromatyczne podstawione co naj¬ mniej dworni i co najwyzej czterema rodnikami metylo¬ wymi. Materialy te mozna zilustrowac wzorem (G6H6-n) Rn, w którym oznacza rodnik metylowy, a n oznacza liczbe calkowita, 2—4.Do zwiazków odpowiadajacych temu wzorowi zalicza sie p-ksylen, m-ksylen, o-ksylen, mezytylen (1,3,5- -trójmetylobenzen), duren (1,2,4,5-czterometyloben- zen), hemimeliten (1,2,3-trójmetylobenzen), pseudo-124 493 13 kumen (1,2,4-trójmetylobenzen), prehniten (1,2,3,4- -czterometylobenzen) i izoduren (1,2,3,5-czterometylo- benzen).Sposród tych zwiazków szczególnie preferuje sie do stosowania izomeryczne ksyleny i pseudokumen. Po¬ nizej podano przyklady ilustrujace sposób wedlug wyna¬ lazku.Przyklad I. Przygotowuje sie kompozycje kata¬ lityczna zawierajaca 0,5% wagowego zeolitu ZSM-5 za¬ wierajacego 0,1% wagowego platyny, w którym molowy stosunek Si02/Al203 wynosi 70, a Cl równe jest okolo 8,3, oraz 99,5 % wagowego tlenku glinowego. Izomeryza¬ cji poddaje sie surowiec zawierajacy 10,4% wagowego etylobenzenu, 0,1% wagowego n-nonanu i 89,5% wa¬ gowego ksylenów. Ksyleny stanowia mieszanine sklada¬ jaca sie z 73,3% wagowego m-ksylenu, 17,8% wagowego o-ksylemr¦¦-'» 8*9% wagowego p-ksylenu. Surowiec w mieszaninie z wodorem w takiej ilosci, aby stosunek molowy wodór/weglowodory wynosil 5, przepuszcza sie nad kompozycja katalityczna w temperaturze 482 °C pod cisnieniem 1,47 MPa z predkoscia przestrzenna (WHSV) 1,5 godz-1. Po uplywie 2 godzin anlizuje sie produkt.Wyniki analizy zestawiono w tabl. 4. Wskazuja one, ze etylobenzen ulegl przemianie w 22,6%, a uzyskana mieszanina ksylenów zawiera 60,16% m-ksylenu, 20,5% p-ksylenu i 19,33% o-ksylenu.Przyklad II. Kompozycje katalityczna storowana w przykladzie I uzywa sie do trwajacej 22 godziny izo¬ meryzacji prowadzonej zasadniczo w takich samych warunkach, jak w przykladzie I, stosujac jednak szybkosc przestrzenna (WHSV) 0,75 godz-1. Analiza produktu wskazuje, ze etylobenzen ulega przemianie w 36,83%, a mieszanina ksylenów zawiera 56,5% m-ksylenu, 22,89% p-ksylenu i 20,26% o-ksylenu. Wyniki analizy produktu zestawiono w tabl. 4.Przyklad III. Przygotowuje sie kompozycje kata¬ lityczna zawierajaca 2,5% wagowego poddawanego ob¬ róbce para wodna HZSM-5 (ZSM-5 o stosunku molo¬ wym Si02/Al203 wynoszacym 70 i Cl równym okclo 8,3) oraz 97,5 % wagowego tlenku glinu zawierajacego 0,35 % wagowego platyny. Izomeryzacje prowadzi cie zasadni¬ czo w warunkach podanych w przyklydzie I z ta tylko róznica, ze szybkosc przestrzenna (WHSV) wynosi J.0 godz-1. Po uplywie 19 godzin produkt poddaje sie anali¬ zie, której wyniki zestawiono w tabl. 4. Wskazuja one na to, ze etylobenzen ulega przemianie w 70,96% a mie¬ szanina ksylenów zawiera 54,13% m-ksylenu, 23,30% p-ksylenu i 22,57% o-ksylenu.Przyklad IV. Przygotowuje sie kompozycje katalityczna zawierajaca 1,0% wagowy poddanego ob¬ róbce para wodna HZSM-5 (ZSM-5 o stosunku molo¬ wym Si02/Al203 wyoszacym 70 i CI równym okolo 8,3 ) oraz 99,0% wagowych tlenku glinu, zawierajacego 0,6% wagowego platyny. Izomeryzacje prowadzi sie za¬ sadniczo w warunkach podanych w przykladzie I z ta tylko róznica, ze temperatura wynosi 454 °C, a szybkosc przestrzenna (WHSV) — 4,4 godz-1. Surowiec podda¬ wany izomeryzacji zawiera 29,3% wagowego etyloben¬ zenu, 63,2% wagowych ksylenów i 7,5% wagowego n-nonanu. Po uplywie 10 godzin produkt poddaje sie analizie, której wyniki zestawiono w tabl. 4. Wskazuja one, ze etylobenzen ulega przemianie w 42,55%, a mie¬ szanina ksylenów zawiera 53,71% m-ksylenu, 22,83% p-ksylenu i 23,45% o-ksylenu.Tablica 4 Skladniki produktu c2 c3 c4 cs* c6 Benzen °7* Toluen c8* Etylobenzen m-ksylen | p-ksylen o-ksylen c9* c9** c. ** Qi-ia** c13+ Straty ksylenów, % wagowy Straty weglowodorów aromatycznych (liczone na pierscienie), 1 % wag. | Przyklad I 0,60 0,01 — — — 1,61 — 0,27 0,01 8,05 53,20 18,14 17,10 0,06 0,53 0,39 0,03 0,02 1,06 0,11 n 1,09 0,01 — — — 2,66 — 0,44 0,01 6,57 49,96 20,25 18,22 0,05 0,30 0,43 — 0,01 107 0,16 III | IV 2,10 0,59 0,29 0,62 0,18 5,13 0,02 1,05 0,23 3,02 46,79 20,14 19,50 — 0,31 0,01 — 0,03 3,07 1,97 2,96 1,52 M5 1,84 0,77 8,83 0,03 0,53 0,32 16,83 33,71 14,33 14,72 0,97 0,39 0,76 0,01 0,03 0,44 0,73 1 1 = parafiny ** = weglowodory aromatyczne PrzykladV. W celu porównania nowego ze znanymi sposobami izomeryzacji przygotowuje sie kompozycje katalityczna zawierajaca 65% wagowych zeolitu ZSM-5 (zawierajacego 0,8% wagowego niklu) o stosunku molowym Si02/Al203 wynoszacym 70 i CI równym okolo 8,3, oraz 35% wagowych tlenku glinu.Izomeryzacji poddaje sie surowiec opisany w przykla¬ dzie I. Surowiec ten, zmieszany z wodorem w stosunku molowym wodór/weglowodory równym 4,1, przepusz¬ cza sie nad kompozycja katalityczna w temperaturze 426 °C pod cisnieniem 3,95 MPa z predkoscia przestrzen¬ na (WHSV) 1,0 godz-1. Wyniki analizy prodkutu uzyskanego po uplywie 20,5 godzin podano w tabl. 5.Tablica 5 | Skladniki produktu | 1 1 C c, c4 c5 c6* Benzen c7* Toluen c8* Etylobenzen m-ksylenl p-ksylen J o-ksylen c9* 1 Przyklad V 2 1,62 4,20 0,41 0,03 0,00 4,18 0,01 26,59 0,19 0,00 31,42 9,51 0,00 |124 493 15 c. d. tablicy 4 1 1 c9** 1 c „** Cit-ia** Q3* Straty ksylenów, % wag.Straty weglowodorów aromatycznych (liczone na pierscienie), % wag. 1 2 1 19,09 1,76 0,29 0,35 59,07 3,79 * — parafiny ** — weglowodory aromatyczne Porównanie tych wyników z otrzymanymi w dos¬ wiadczeniach opisanych w przykladach I—IV wskazuje na ogromna poprawe uzyskiwana przez zastosowanie sposobu wedlug wynalazku. Straty ksylenów wynoszace 59,07% przy zastosowaniu katalizatora opisanego w przy¬ kladzie V, zmniejszyly sie do 0,44—3,07% przy prowa¬ dzeniu izomeryzacji sposobem wedlug wynalazku.Straty pierscieni aromatycznych wynosza 3,79% przy prowadzeniu procesu wobec znanego katalizatora, a tylko — 0,73 do 1,97% przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku. Glównymi produktami otrzymywa¬ nymi w obecnosci znanego katalizatora byly weglowodo¬ ry aromatyczne C9 i toluen, zas stopien izomeryzacji ksylenów byl niewielki w porównaniu ze stopniem ich zdyspropOFCJoftowania.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób katalitycznej izomeryzacji w fazie gazowej metylo-podstawionych jednopierscieniowych weglowo¬ dorów aromatycznych w których surowiec ten w fazie gazowej, kontaktuje sie z wodorem w stocunku molowym 16 wodór/weglowodory wynoszacym 1—10, pod cis¬ nieniem 137—3450 kPa przy predkosci przeplywu 0,5—20 godz. -1 w obecnosci kompozycji katalitycznej, zawierajacej material wiazacy stanowiacy rozcienczal- 5 nik taki jak tlenek glinu, krystaliczny zeolit glinokrze- mianowy o stosunku molowym krzemionka/tlenek glinu co najmniej 12 i wskazniku ograniczenia dostepu wynoszacym 1—12, znamienny tym, ze stosuje sie kompozycje katalityczna zeolitu zawierajacego kationy 10 glównie wodorowe, prekursora wodoru i/lub metalu VIII grupy ukladu okresowego i proces prowadzi sie w temperaturze 427—538 °G. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako zeolit stosuje sie kompozycje katalityczna zawierajaca w zeolky takie, w których stosunki molowe tlenków w sta¬ nie bezwodnym wyrazone sa wzorem (R20, M'3/nO)w: (A^Oa^ :(Si02)Y( :M"2 /nO)z, wktórymstosunek W/X jest wiekszy od 0,5 i mniejszy od 3, stosunek Y/X jest wiek¬ szy od 20, stosunek Z/X jest wiekszy od zera i mniejszy *• od 100, R oznacza kation zawierajacy atom azotu, a n oznacza wartosciowosc M' lub M". 3. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze sto¬ suje sie kompozycje katalityczna zawierajaca zeolit ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35 i/lub ZSM-38. *» 4. Sposób wedlug zistrz. 1, znamienny tym, ze sto-uje sie kompozycje katalityczna zawierajaca zeolit w ilosci okolo 0,5—1,5% wagowego. 5. Sposób wedlug zastrz. I, znamienny tym, ze jako metal VIII grupy stosuje sie nikiel, platyne, zelazo *» i/lub kobalt. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze izomeryzacji poddaje sie surowiec zawierajacy zwiazki o wzorze C*H6-n)Rn w którym R oznacza rodnik metylowy, a n oznacza liczbe calkowita 2—4. 33 7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze izomeryzacji poddaje sie surowiec zawierajacy ksyleny.LDD Z-d 2, z. 811/1400/84/3, n. 80+20 egz.Cena 100 zl PLThe present invention relates to a gas-phase catalytic isomerization of methyl-substituted aromatic hydrocarbons in the presence of a catalytic composition containing a crystalline aluminosilicate zeolite. Catalytic rearrangement of alkyl groups in alkylaromatic hydrocarbons, aimed at obtaining one or more chemical or petrochemical products. hitherto carried out in the presence of a variety of catalysts. Acid halides such as aluminum chloride, aluminum bromide and mixtures of boron trifluoride with fluorine have been used to rearrange alkylbenzenes to obtain valuable intermediates in the manufacture of synthetic rubbers, plastics, fibers and dyes. silica catalysts of the cracking contact type, such as aluminosilicate and clays and platinum supported on an aluminosilicate support. Many catalysts have at least one of the desirable characteristics of an isomerization catalyst, but most of the practical disadvantages also suffer from a number of disadvantages. For example, acid halides such as aluminum chloride only partially dissolve in the feed and easily escape from the reaction zone. Furthermore, these catalysts are economical due to their extremely corrosive action and the need to isolate their 7 products. Other heterogeneous catalysts, such as aluminosilicate contacts, platinum on alumina 10 15 20 25 80, etc., are not acidic enough to ensure conversion to a sufficient degree and require that the reaction be carried out at relatively high temperatures, above 424-510 ° C. Under these conditions, coke is rapidly formed, which lowers the yield of the desired product reaction and necessitates frequent regeneration of the catalyst in order to remove coke gas. The effect of this is a reduction in the time spent on isomerization and a high consumption of the catalyst rapidly losing its activity. Heterogeneous catalysts, such as crystalline alumina silicates, synthetic and natural, are sufficiently acidic, but are quickly lost activity due to the formation of coke and are poorly selective, which in the formation of excessive amounts of disproportionation products in isomerization reactions. One of the methods of xylene isomerization is the method called Octafining, widely described in the literature, from sources such as PMPitts, JE Gonnor, L.N. Leun, Ind. Eng. Chem. 47, 770 (1955); MJ. Fowle, R.D. Bent, B.E. Miller, paper presented at the IV World Petroleum Congress in Rome, June 1955; F.G. Ciapetta, W.H. Buck, Pat. St. US AP No. 2 589 189, F.G. Ciapetta, Pat. St. US AP No. 2,550,531 (1951) and Octafining Process, Process Issue, Petroleum Refinery, 1st Vol. 38 (1959), No. 11, Nov., p. 278. The catalyst used in these processes is silica-supported platinum, in a mixture with alumina. An improved catalyst for the isomerization plant Octa 124 493 124 493 3 is described in the United States Patent No. 3,856,872. It is a mixture of zeolite, ZSAjbS, and scavenging as alumina, the catalytic composition containing about 10-65% by weight of zeolite. Reactions in the presence of this catalyst are carried out at high spatial velocities. A certain part of the xylene is lost in the presence of this catalyst, due to the "disproportion of xylenes and their transalkylation to ethylbenzene. Metal from group VIII of the boundary system of elements is included in the catalysis. 10 of the thorium containing ZSM-5 mainly as a hydrogenation component in the presence of hydrogen inhibits the formation of coke and increases the stability of the catalytic composition. U.S. Patent No. 3,856,873 describes a method of carrying out the isomerization of alkylaromatic hydrocarbons in the gas phase without the addition of hydrogen, and in the presence of A catalyst composition containing 65% by weight of zeolite of the ZSM-5 type. The zeolite of ZSM-5 is described in US Patent No. 3,702,886 (October 14, 1972). ZSM-5 in a preferred form for the preparation of the composition. used in the process according to the invention is represented by the formula below illustrating the molar ratios of t1 in this material in the anhydrous state: (0.9 ± 0.2 / M2) n 0: Al 2 O 3: x SiO 2, in which M is a group consisting of a mixture of alkali metal cations, especially sodium and tetraalkylammonium cations with alkyl radicals carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms, and x has a value of at least 5. Especially preferred is a zeolite which in the anhydrous state is represented by the formula (0.9 ± 0.2) M2 / nO: Al2O3 = ZSiO2, where Z has a value of at least 30 to 350 or more. Other zeolites constituting a component of the catalyst composition used in the process of the invention are also known. The ZSM-11 zeolite is described in US Patent No. 3,709,979-1. 1973), the scope of which is for reference to the present application. * ° ZSM-11 in the preferred form for the preparation of the catalyst composition used in the process according to the invention is represented by the following formula expressing the molar ratios of the oxides in the anhydrous state: (0.9 ± 0.3) M2 / nOAl2O3- (20 - * - 90) SiO2, in which M 'is a mixture of at least one quaternary cation of an element of group VA of the periodic system and alkali metal cations, especially sodium. Primary cations may be present in the zeolite in such quantity that the proportion of quaternary metal cations is 10-90% of the total amount of cations. This zeolite can therefore be represented by the formula (0.9 ± 0.2) [xXR4 + (l-x) M2 / nO]: Al3O3: (20-h90) SiO2, where R is an alkyl radical of 1-7 carbon or aryl atoms, M is an alkali metal cation, X is an element from the V-A group, especially a metal, and x has a value from 0.1 to 0.9. The ZSM-12 zeolite is described in the patent specification. United States No. 3,823,449 (August 27, 1974), the scope of which is a reference to the present ZSM-35 zeolite is described in the United States Patent No. 4,016,245. Molar ratios of oxides in this zeolite in anhydrous state can be expressed by the formula (0.3- ^ 2.5) RaO: (0 + 0 , 8-20 A303 x SiO 2, w- -4 wherein R is an atom-containing organic cation. of nitrogen, M is an alkali metal cation, and x is greater than 8 and is determined by the X-ray diffraction pattern of the zeolite powder. The ZSM-35 zeolite in a preferred embodiment is represented by the anhydrous mole ratio of the oxides by the formula (0.4-2.5 ) R2O: (O ^ -0.6) M2O: Al2O3: y SiO2, where R is an organic cation containing a nitrogen atom, derived from ethylenediamine, pyrrolidine, butylenediamine or an N-methylpyridinium derivative such as hydroxide, sulfate, nitrate or a halide (e.g., bromide, chloride or iodide), M is an alkali metal atom, especially sodium, and y has a value greater than 8 to about 50. The ZSM-38 zeolite is shown in U.S. Patent No. 4,046,859. Mole ratios of oxides including zeolite in anhydrous state m *% ± rya, express by the formula (0.3 - * - 2.5) R20: (OH-0.8) M2O: Ala03:: xSiO2, in which R is an organic cation containing a nitrogen atom , and x is greater than 8, M is an alkali metal cation and is circular ZSM-38 zeolite in a preferred embodiment is represented by the following formula which describes the anhydrous mole ratio of the oxides. (0.4 - * - 2.5) 1 ^ 0:: (0 - 0.6) M2O: Al2O3: y SiO2, where R is an organic cation containing a nitrogen atom, derived from the 2- (hydroxyalkyl) derivative Tralkylammonium, as alkyl radicals containing methyl, ethyl or combinations thereof, M is an alkali metal atom, especially sodium, and y has a value greater than 8 to about 50. US Patent No. 3,702,886 ZSM zeolite - the formula CR20 M'2 / nO) is given in: (Al2O3) x: (SiO2) Y: (M'2 / nO) z, where the ratio W / X is greater than 0.5 and less than 3 , the ratio Y / X is greater than 20, the ratio Z / X is greater than zero and less than 100, R is a nitrogen-containing cation and n is the value of M 'and M ". R may be ammonium cations and derived from primary amines containing 2-1 * 0 carbon atoms, preferably a tetraalkylammonium cation with alkyl groups containing 2 to 5 carbon atoms. M 'represents a metal from Group IA of the Periodic Table, an ammonium group, a hydrogen atom, or mixtures thereof. M "is a metal atom, preferably from the rare earth group (i.e. atomic number 57 to 71), chromium, vanadium, mo libdenum, indium, boron, mercury, tellurium, silver and platinum group metal, i.e. of platinum, palladium and ruthenium. The primary alkali metal cations of these zeolites can be at least partially replaced by methods such as the ion exchange of hydrogen or a hydrogen precursor with metal ions of group VIII of the periodic table, for example nickel, platinum, iron and / or cobalt Although the zeolites described here have an extremely low alumina content, i.e. a high silica to alumina ratio, they are very active, even if the mole ratio of silica to alumina exceeds 30. This is surprising as the catalytic activity depends in general on the structure of the network of aluminum atoms and the cations associated with them. These catalysts retain their crystallinity for a long period despite contact with steam at high temperature, which causes irreversible damage to the structures y other zeolites, such as types X and A. Moreover, carbon deposits formed on them, if they are formed, can be removed by firing at higher temperatures than usual in order to regenerate their activity. In many environments, zeolites of this class show a very poor coke-forming ability as a result of which the working periods between regenerations performed by firing are very long. An important feature of the crystalline structure of the zeolites described here is the limited access to and exit from 2 lattice voids, determined by the pore size of over 5 -10-1 µm and the size of the windows formed by 10-membered rings composed of oxygen atoms. Of course, these rings are formed by regularly spaced tetraheders constituting an anionic network of crystalline alumina silicate in which oxygen atoms are bound to the atoms of silicon or aluminum at the center of the tetrahedra. To summarize the preferred types of catalysts useful in the method According to the invention, the silica to alumina mole ratio is at least about 12 and their structure is such that access to voids in the lattice is restricted. The silica to alumina ratio can be determined by conventional analysis methods. This ratio is as precisely as possible the ratio in the rigid anionic backbone of the zeolite crystal without taking into account the aluminum contained in the binder, or that found in the zeolite channels in the form of cations or whatever. While catalysts with a silica to alumina molar ratio of at least 12 are useful, it is preferable to employ catalysts having a ratio of at least about 30 in the gas phase. The invention makes it possible to carry out the isomerization in the gas phase in the presence of the catalyst very efficiently. , the crystalline component of which, zeolite, alumino-silicates, as mentioned above, has pores that are smaller than that of the crystalline aluminosilicates used hitherto. The zeolites useful in the process according to the invention readily sorbs n-hexane. They have pores greater than about 5 · 10-1 nm or, if they are elliptical in cross-section, at least equal to the pore size of ZSM-5. In addition, their structure must be such that access to the interior of large molecules is limited. Sometimes, based on the knowledge of the crystal structure, it can be inferred that access is limited. For example, if the crystal windows are formed by 8-membered rings of oxygen atoms, no molecules with a cross section larger than that of n-hexane cannot penetrate the interior, and such zeolite is not desirable. 10-membered windows are preferred, although in some cases excessive pore folding or blockage can reduce the effectiveness of the catalyst. However, it does not appear that the twelve-membered rings are usually the constraints required to obtain favorable degrees of conversion. In designing structures useful for a given purpose, phenomena such as pore blockage and others must be taken into account. Instead, judge from the crystal structure whether the catalyst has the desired effect. restricted access, you can easily determine the "access limitation index" by continuously passing an equimolar mixture of n-hexane and 3-methylpentane over a small (about 1 g or less) sample of the catalyst under atmospheric pressure, following the procedure described below. A sample of the catalyst, in the form of granules or extrudate, is crushed to the size of coarse sand and placed in a glass tube. Before starting the test, a stream of air at 538 ° G is passed through the catalyst for at least 15 minutes. The catalyst is washed with helium and the tsmperture is adjusted to 288-510 ° C to obtain a conversion ratio of 10-60%. A mixture of hydrocarbons, diluted with helium in a helium / hydrocarbon molar ratio of 4: 1, is passed over the catalyst at a space velocity (LHSV) of 1 h-1, i.e. one volume Hydrogen hydrocarbons are passed through the same volume of catalyst for an hour. After this stream has been passed for 20 minutes, a sample of the exiting pipe, most preferably gas chromatography, is taken and analyzed to determine the proportion of the unconverted two hydrocarbons. The "Access Restriction Index" is calculated from the following formula: by the formula jQg ^ (fraction of n-hexane that remained) 25 access limitations =. (share of 3-methylpentane that remained) The access restriction index approximates the ratio of the constant cracking rates of the two hydrocarbons. for the method according to the invention, it is characterized by an access limitation index in the range 1 - 12. Table 1 gives access limitation indexes, abbreviated CI, for some typical catalysts. Table 1 Crystalline aluminosilicates ZSM-5 ZSM-11 ZSM-12 ZSM-35 ZSM -38 Beta ZSM-4 H-Zeolon REY Erionit CI & 3 8.7 2 2 2 0.6 0.5 0.5 0.4 38 1 Of course, the values of the access restriction index characterize zeolites, but they are the result of For a given zeolite, the access limitation index may vary from about 1 to about 12, depending on the temperature used, within the limits of 60 288-510 ° and the degree of conversion of hydrocarbons contained in between 10-60%. The size of the access restriction factor may also be influenced by other factors, such as the size of the zeolite crystals, the presence of possibly occluded impurities, and a binder tightly associated with the zeolite. 124 4 l It is obvious to those skilled in the art that the access restriction factor defined herein is very useful. The effective means of characterizing the zeolites of interest is an approximate measure, influenced by the manner of its determination; in some cases there is a probability of an overlapping effect of variables with extreme values. In all cases, however, the access restriction index for the zeopts of interest will be, at temperatures of 28.51 ° C, a value of about 1-12. and d The described zcofts produced in the presence of organic cations are catalytically inactive, probably because of this, because of the organic cations that come from the solution from which the zeolite is formed. They can be activated by heating, for example to a teinfcetature of 53 ° C in an inert atmosphere of 1 * for 1 hour, followed by ion exchange with ammonium salts, and ironing at 33 ° C in the presence of air. The presence of organic cations in the solution from which the zeolite is formed, does not have to be decisive for the formation of the types of zeolites we are interested in, but it seems to favor the formation of these zeolites. Generally speaking, it is necessary to activate this type of catalyst by the method of taffeta exchange with the use of ammonium salts, 2 * and subsequent calcination at a temperature of about 538 ° in the atmosphere of air, lasting from about 15 minutes to about 24 hours. zeolites can be converted into lago type zeotite catalysts by activating them in various ways and by subjecting them to various treatments, such as ion exchange, steam treatment, alumina extraction and calcination in various combinations. Natural materials that can be modified in this way include ferrierite, brevesterite, stilbit, roofiardite, epistiltut * heukndite and clinoptilolite. The preferred crystalline aluminosilicates are: ZS.M-5, ZSM-11, Z & M-12, ZSM-35 and ZSM-38, and in particular ZSM-5. Catalysts useful in the method According to the invention, 40 can be selected based on the density of the crystal lattice in the dried , the hydrogen farm. These should be zeolites for which the lattice density is generally not less than 1.6 g / cm3. It has been found that the most desirable ec4ites meet all tr * x criteria. The preferred catalysts have an access restriction index of 1-12, have a silica to alumina molar ratio of at least 12, and have a dry density of less than 1.6 g / cm 3. S The dry density for crystals of known structure can be calculated from the number of silicon and aluminum atoms to 10O cubic angstroms, as described by W.W. Meir on page 19 of the article Structure of zeolites. This article is found in the Pfocesdings of the ConferehCe on Mole- 5 $ cular Sieves, London * April 19/6 * 7, edited by the Socicty of Chemical Industry, London 1968. If the crystal structure is unknown, the lattice density can be determined by the classical method. For example, you can immerse the zeolite in dry hydrogen form in an organic solvent that is not absorbed by the crystals. Perhaps the extraordinary persistence of activity and stability of Neoliths of this class is related to the high density of their crystal lattice, not less than about 1.6 "g / cm *. The high density of 65 8 must be associated with a relatively small free space inside the crystals , which may result in a more stable structure. These free spaces are, however, important as the site determining the crystalline activity. Table 2 summarizes the crystal lattice density of typical zeolites. Table 2 Zeolite Ferrierite Mordenite ZSM-5, -11 Dachiardite L ¦ Klinoptilolite Laumontit ZSM-4 Heulandyt P. Offretyt Lewinit Erionit Gmelinite Chabazite A [Y Free space cm3 / cm3 0.28 0.28 0.29 0.32 0.32 0.3 £ 0.34 0.38 0, 39 0.41 0.40 0.40 0.35 0 * 44 0.47 0.5 0.48 Lattice 1 density g / cm3 1 1.76 ^ 1.79 1.72 1.61 1.71 1 , 77 1.65 [1.69 1.57 1.55 1.54 1.51 1.46 1.45 1.3 1.27 [Zeolites from this group have a suitable, distinct crystal structure for the use of catalytic compositions according to none of the present invention. ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35 and ZSM-38 zeolites for use in the process according to the invention are produced by the methods given in the relevant patent descriptions given above in the prior art. This type of zeolites can be produced from materials containing the appropriate ingredients, zeelittl. Such components include sodium aluminate, gKnu oxide, sodium silicate, silica hydrosol, silica gel, silicic acid, sodium hydroxide, and tetrapropylammonium derivatives, such as, for example, esteropropylammonium hydroxide. Of course, each of the components of the reaction mixture from which it} gets *! * Zeoht can be introduced as one or a bunch of reagents, which can be mixed in any order * For example, sodium can be added to the mixture in the form of an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of silicate soda. Cathioa esteropropylammonium can be introduced as bromide. The reaction mixture can be prepared peptidically or continuously. The size of the crystals and the time of crystallization of the compositions vary depending on the nature of the reaction mixture. Obviously, in the case of grinding of very high mole silica to alumina ratios of 35 to about 300 or more, preferably about 70 to about 00, it may be unnecessary to add an alumina source to the reaction mixture. since the residual amounts of gKnu in the BOSUalyelt reagents can be sufficient. 124 493 9 The known zeolite obtained from the reaction mixture with the composition expressed as molar ratios of oxides or in moles of oxides, given in Table 3 Table 3 OH * / SiO 2 R4N + / ( R4N + + + Na +) HaO / OIT Si03 / Al2O3 [Other metal oxides [(% of total oxides) Wide area 0.07-1.0 0.2-0.95 10-300 50-3000 10 - «- 1.0 Advantageous area 0.1-0.8 0.3-0.9 10-300 70-1000 10-5-0.1 Most favorable area 0.2-0.75 1 0.4-0 , 9 10-300 70-500 10-5-0.01 1 Race the meaning given previously. ii: .r; i. ', -¦ - "- ¦'., 20 This is typically prepared by keeping the reactive mixture at a temperature of about 93-177 ° C during the day; about 4 hours to 120 days, preferably at about 4 ° C. 1 £ 0-177 c hours to 8 days. The gel particles are kept under the conditions indicated until crystals form. The solid product is separated from the reaction mixture by cooling it, draining and washing with water. The product is dried, for example at 110 ° C for 8 to 24 hours. If necessary, milder conditions, such as room temperature and reduced pressure, can be stopped. According to the currently used, known methods, isomerization of aromatic hydrocarbons substituted with methyl radicals in the gas phase is carried out x Sie in the presence of a catalyst composition containing about 10-65% by weight of active zeolite When using such catalyst compositions at a temperature of 315-371 ° C, the following reactions occur: (1) acid-catalyzed conversion of ethylbenzene, ** main not disproportionation to benzene and dimethylbenzene, (2) acid-catalyzed isomerization of xylenes, (3) acid-catalyzed disproportionation of xylenes to toluene and C99 methylbenzenes causing xylene loss, (4) if ** paraffins are present, alkylation of xylenes with cracked paraffins, increasing the loss of xylene, which excludes the use of raw material containing paraffins and (5) acid-catalyzed ethylation of xylenes with radicals derived from the decomposition of ethylbenzene, resulting in the loss of xylenes. The method of catalytic isomerization in the gas phase of methyl-substituted carbon aromatic mono-ring, in which the raw material is contacted in the gaseous phase with hydrogen in the molar degree K hydrogen: hydrocarbons of 1-10, under a pressure of 137-3450 kPa, at a flow rate of 0.5-20 h -1 in the presence of a catalytic composition containing Binding material which is a diluent such as alumina and crystalline aluminosilicate zeolite ** per pile a silica / alumina molar amount of at least 12 and an access restriction index of 1-12 according to the invention is that a catalytic composition is used containing 01-5 wt% zeolite containing cations, mainly hydrogen *, ** 10 hydrogen precursor and / or a metal of Group VIII of the Periodic Table and the process is carried out at a temperature of 427-538 ° C. The invention therefore relates to a method for the isomerization of a urea containing methyl substituted monocyst aromatic hydrocarbons in the gas phase in the presence of an improved catalyst composition. The catalytic composition used in the process of the present invention comprises a crystalline aluminosilicate zeolite having a silica / alumina mole ratio of at least 12 and an access restriction index of 1-12, being 0.1-5% of the preferred composition and diluent. such as residual alumina. The zeolite in this composition may contain, instead of at least some of the primary cations, metal cations of Group VIII of the Periodic Table of Elements, for example nickel, platinum, iron and / or cobalt and / or hydrogen, or also hydrogen precursors. The reactions should be carried out at a temperature of at least 427 ° C. The crystalline aluminosilicate zeolites contained in the catalyst composition useful in the process of the invention are generally: tYP "ZSM-5" zeolites or behaving as SM-5 zeolites and represented; are the general formula reflecting the molar ratios of the oxides in the anhydrous state: for ZSM-5: (0.9 ± 0.2) M2 / nO: Al 2 O 3: x SiO 2, where M is a cation, mainly of metal VIII of the periodic group of the element and / or hydrogen system * n denotes a value of M, and x has a value of at least 5; for ZSM-11: (0.9 ± 0.3) M2 / nO: Al 2 O 3: ySiO 2, where M is a cation, mainly metal of the VIII group of the periodic table of elements and / or hydrogen, n is the value of M, and y has the value 20-90; for ZSM-12: (10 ± 0.4) M2 / nO: Al2O3: (20-200) SiO2, where M is a cation, mainly of the VIII metal of the Group VIII of the Periodic Table of the Elements and / or hydrogen, and n is the valence of M; for ZSM-35 and ZSM-38: (0.3 + 2.5) R * 0: (0-0.8) M2O: Al203 = h8Si02, where R is an organic cation containing nitrogen, for ZSM-35 derived from ethylene diamine, pyrrolidine, butylene or N-methylpyridinium derivative * such as hydroxide, sulphate, nitrate or halide, and for ZSM-38 - derived from 2- (hydroxyalkyl) trialkylamino as alkyl radicals containing methyl radicals, ethyl radicals or combinations thereof, and M is a cation, mainly of a metal of Group VIII of the Periodic Table of the Elements and / or hydrogen and by the formula (R20, M'2 / nO) in (Al2O3) x: (SiO2) y: (M "2 / nO ) 2, in which the ratio w / x- is greater than 0.5 and less than 3, the ratio y / x is greater than 20, the ratio z / x is greater than zero and less than 100, R is a cation containing the atom N is the value of M1 or M '. The catalyst composition used in the process of the invention comprises a crystalline aluminosilicate zeolite for which the silica / alumina molar ratio is at least e12 and the access restriction index is I — 12. ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35 and ZSM-38 zeolite are non-limiting examples of such zeolite. When carrying out the isomerization in the length of the extractor, a suitable zeolite catalyst is used in combination with a carrier or a binding material that acts as diluents, such as a porous inorganic oxide carrier or a clay binder. Non-limiting examples of such binders include alumina, zirconium oxide, silica, magnesium oxide, thorium oxide, titanium dioxide, boron oxide, and combinations thereof, generally used as dried inorganic oxide gels and gel-like deposits. Among the suitable clay-type materials, bentonite and diatomaceous earth can be mentioned. The content of a suitable crystalline aluminosilicate zeolite in the catalytic composition further comprising a binder or ncsor is about 0.1-5%, preferably about 0.5-1.5% by weight. According to the invention, a feedstock containing compounds of formula (C6H6-n) Rn is preferably subjected to the isomerization process in which Rn is a methyl radical and n is an integer of 2-4, most preferably a raw material containing xylene. The conditions for carrying out the isomerization are essential for the process according to the invention. In particular, the course of the process is significantly influenced by temperature, pressure, flow rate, molar ratio of reactants, molar ratio of hydrogen / hydrocarbons and the presence of diluents in the raw material. The isomerization should be carried out at a temperature of 427-538 ° C and a pressure of 137-345 kPa. The space velocity related to the total mass of the catalyst (WHSV) can be about 0.5-20 hours-1, and the hydrogen / hydrocarbon molar ratio should be 1-10. The temperature and pressure within these values vary quite a bit. significantly, depending on the balance conditions and the type of raw material. The conditions under which the maximum yield of the desired isomerization product is maximized are considered to be optimal. The temperature and pressure are selected in such a way as to achieve the highest selectivity and maximum efficiency for the given area of the degree of transformation of the raw material. In carrying out the isomerization according to the invention, (1) a catalyst composition containing at most 5% by weight of active zeolite, possibly with metals such as platinum and nickel, and a thinner such as alumina, optionally with metal, is used. - mi such as platinum or nickel and (2) temperature 427-538 ° G. Under these conditions, ethylbenzene is mainly dealkylated to benzene and ethane, and not disproportionated to benzene and diethylbenzene, and therefore the reaction of ethylbenzene is poorly dependent on the acidity of the catalyst. xylenes while reducing the amount of disproportionate xylenes. Reducing the loss of xylenes is important, since about 75% of the xylene stream is recycled, resulting in a loss of 6-10% by weight. Most of the ethylbenzene is converted to benzene and not to a mixture of benzene and diethylbenzene, thereby giving the product quality of the invention is higher than the quality of products obtained by known methods. One can also expect a reduction in the cost of the catalyst, because in the new catalytic composition it is below 5% of active zeolite, while the currently used catalyst compositions contain over 10 to 65% of active zeolite. The method according to the invention is also characterized by greater flexibility in Reference to raw material * As the conversion of ethylbenzene is little dependent on isomerization, it is possible to treat raw materials with a high content of ethylbenzene, which means that thermal cracking products (containing about 30% by weight of ethylbenzene) as well as conventional reformed products can be used. Moreover, at temperatures above 427 ° C, the dealkylation reaction of radicals containing more than 2 carbon atoms takes place more easily. There will therefore be no alkylation of the aromatic rings with paraffins, possibly from the raw material, which eliminates the loss of xylene via this mechanism. In a new way, it is possible to process paraffins, which cracks into lighter paraffins, which eliminates the need for Udex extraction. Finally, it can be assumed that these fragments from the krafemg combine to form new aromatic rings increasing the amount of aromatic compounds. It would be particularly similar if the active zeolite was diluted with alumina bearing a suitable metal (for example, platinum on alumina) to catalyze the reforming; therefore, it is dried (and demonstrated) to maintain a temperature of at least 427 ° C in the reaction space. and catalytically active zeolite to a content of at most 5% by weight, diluted with a thinner such as alumina. The improved ratio between the hydrogenation activity and the acidity of the active zeolite allows for many easily noticeable benefits, which include: (1 ) the use of very diluted X <5%) active zeolite, which can be treated with steam or a base to regulate the acidity, (2) no coupling between the transformation of ethylbenzene and isomerization of xylene, (3) the possibility of using raw materials containing more than 30% by weight of ethylbenzene (4) reduction of xylene losses by disproportionation, (5) workability raw materials containing paraffin, which eliminates the need to extract them by the Udex method, (6) conversion of ethylbenzene to benzene instead of a mixture of benzene and aromatic hydrocarbons Ci0, (7) formation of aromatic rings from paraffin fragments, (8) lower the degree of conversion of ethylbenzene during a single flow through the catalyst layer and (9) ease of control of the efficiency by changing the content of active zeolite in the catalytic composition. As a raw material for the isomerization carried out according to the method according to the invention, preferably monocircular aromatic hydrocarbons substituted at most less courtesy and at most four methyl radicals. These materials can be illustrated by the formula (G6H6-n) Rn, where is a methyl radical and n is an integer, 2-4. Compounds corresponding to this formula include p-xylene, m-xylene, o-xylene, mesitylene (1, 3,5- trimethylbenzene), durene (1,2,4,5-tetramethylbenzene), hemimelitene (1,2,3-trimethylbenzene), pseudo-124 493 13 cumene (1,2,4-trimethylbenzene), prehnitene (1,2,3,4-tetromethylbenzene) and isodrene (1,2,3,5-tetramethylbenzene). Of these compounds, isomeric xylenes and pseudocumene are particularly preferred for use. Examples illustrating the method of the invention are given below. Example 1 A catalytic composition is prepared containing 0.5% by weight of ZSM-5 zeolite containing 0.1% by weight of platinum, with a SiO2 / Al2O3 molar ratio of 70. and Cl is about 8.3, and 99.5% by weight of alumina. The raw material containing 10.4% by weight of ethylbenzene, 0.1% by weight of n-nonane and 89.5% by weight of xylenes is isomerized. The xylenes are a mixture consisting of 73.3% by weight of m-xylene, 17.8% by weight of o-xylemr. 8 * 9% by weight of p-xylene. The raw material mixed with hydrogen in such an amount that the molar ratio of hydrogen / hydrocarbons is 5 is passed over the catalytic composition at a temperature of 482 ° C under a pressure of 1.47 MPa with a space velocity (WHSV) of 1.5 h-1. After 2 hours, the product is analyzed. The results of the analysis are presented in tab. 4. They show that ethylbenzene was converted to 22.6% and the resulting mixture of xylenes contained 60.16% m-xylene, 20.5% p-xylene and 19.33% o-xylene. Example II. The catalytic compositions of Example I are used in a 22 hour isomerization carried out under substantially the same conditions as in Example I, but using a space velocity (WHSV) of 0.75 h-1. Product analysis shows that ethylbenzene is converted to 36.83% and the mixture of xylenes contains 56.5% m-xylene, 22.89% p-xylene and 20.26% o-xylene. The results of the product analysis are presented in tab. 4.Example III. Catalytic compositions were prepared containing 2.5% by weight of the treated HZSM-5 steam (ZSM-5 with a SiO2 / Al2O3 mole ratio of 70 and about 8.3% of Cl) and 97.5% by weight of the oxide. aluminum containing 0.35% by weight of platinum. The isomerization is carried out essentially under the conditions given in Example 1, with the only difference that the space velocity (WHSV) is J.0 h -1. After 19 hours, the product is subjected to an analysis, the results of which are summarized in the tab. 4. They show that ethylbenzene is converted 70.96% and the mixture of xylenes contains 54.13% m-xylene, 23.30% p-xylene and 22.57% o-xylene. Example IV. Catalytic compositions were prepared containing 1.0% by weight of the treated HZSM-5 steam (ZSM-5 with a SiO2 / Al2O3 mole ratio of 70 and a Cl equal to about 8.3) and 99.0% by weight of aluminum oxide, containing 0.6% by weight of platinum. The isomerizations are generally carried out under the conditions set forth in Example 1, except that the temperature is 454 ° C and the space velocity (WHSV) is 4.4 h -1. The isomerized raw material contains 29.3% by weight of ethylbenzene, 63.2% by weight of xylenes and 7.5% by weight of n-nonane. After 10 hours, the product is analyzed, the results of which are summarized in Table 4. They indicate that ethylbenzene is converted to 42.55% and the mixture of xylenes contains 53.71% m-xylene, 22.83% p-xylene and 23.45% o-xylene. Table 4 Product ingredients c2 c3 c4 cs * c6 Benzene ° 7 * Toluene c8 * Ethylbenzene m-xylene | p-xylene o-xylene c9 * c9 ** c. ** Qi-ia ** c13 + Loss of xylene, wt.% Loss of aromatic hydrocarbons (calculated on the rings), 1 wt. | Example I 0.60 0.01 - - - 1.61 - 0.27 0.01 8.05 53.20 18.14 17.10 0.06 0.53 0.39 0.03 0.02 1, 06 0.11 n 1.09 0.01 - - - 2.66 - 0.44 0.01 6.57 49.96 20.25 18.22 0.05 0.30 0.43 - 0.01 107 0.16 III | IV 2.10 0.59 0.29 0.62 0.18 5.13 0.02 1.05 0.23 3.02 46.79 20.14 19.50 - 0.31 0.01 - 0, 03 3.07 1.97 2.96 1.52 M5 1.84 0.77 8.83 0.03 0.53 0.32 16.83 33.71 14.33 14.72 0.97 0.39 0.76 0.01 0.03 0.44 0.73 1 1 = paraffins ** = aromatic hydrocarbons Example V. In order to compare the new one with known isomerization methods, catalytic compositions were prepared containing 65% by weight of ZSM-5 zeolite (containing 0.8% by weight of nickel) with a SiO2 / Al2O3 molar ratio of 70 and a CI of about 8.3, and 35% by weight of oxide The raw material described in Example 1 is subjected to isomerization. This raw material, mixed with hydrogen in a hydrogen / hydrocarbon molar ratio of 4.1, is passed over the catalytic composition at a temperature of 426 ° C under a pressure of 3.95 MPa at a speed of space (WHSV) 1.0 h-1. The results of the analysis of the product obtained after 20.5 hours are given in tab. 5. Table 5 | Product ingredients | 1 1 C c, c4 c5 c6 * Benzene c7 * Toluene c8 * Ethylbenzene m-xylenl p-xylene J o-xylene c9 * 1 Example V 2 1.62 4.20 0.41 0.03 0.00 4.18 0.01 26.59 0.19 0.00 31.42 9.51 0.00 | 124 493 15 cd of table 4 1 1 c9 ** 1 c "** Cit-ia ** Q3 * Loss of xylene, wt% Losses of aromatic hydrocarbons (calculated on the rings), wt. 1 2 1 19.09 1.76 0.29 0.35 59.07 3.79 * - paraffins ** - aromatic hydrocarbons A comparison of these results with those obtained in the experiments described in Examples 1-4 shows the enormous improvement obtained by using the method according to the invention. The loss of xylene of 59.07% using the catalyst described in Example V was reduced to 0.44-3.07% when carrying out the isomerization according to the invention. The loss of aromatic rings was 3.79% when using the process compared to the known method. % of the catalyst, but only - 0.73 to 1.97% when using the method of the invention. The main products obtained in the presence of the known catalyst were C9 aromatic hydrocarbons and toluene, while the degree of isomerization of xylenes was low compared to the degree of dispersion of the OFCJophtening. Claims 1. Method of catalytic isomerization in the gas phase of methyl-substituted mono-ring aromatic ring the raw material of which, in the gas phase, is brought into contact with hydrogen in a hydrogen / hydrocarbon ratio of 1 to 10 at a pressure of 137 to 3450 kPa at a flow rate of 0.5 to 20 hours. -1 in the presence of a catalytic composition containing a diluent binding material such as alumina, crystalline alumina zeolite with a silica / alumina mole ratio of at least 12 and an access restriction index of 1-12, characterized by the use of catalytic composition of zeolite containing mainly hydrogen cations, a hydrogen precursor and / or a metal of Group VIII of the periodic table, and the process is carried out at a temperature of 427-538 ° G. 2. The method according to claim A process as claimed in claim 1, characterized in that the zeolite is catalytic compositions containing zeolites in which the molar ratios of the oxides in the anhydrous state are given by the formula (R20, M'3 / nO) in: (A ^ Oa ^: (SiO 2) Y (: M "2 / nO) z, where the W / X ratio is greater than 0.5 and less than 3, the Y / X ratio is greater than 20, the Z / X ratio is greater than zero and less than 100, R is a cation containing a nitrogen atom, and n is a value of M 'or M ". 3. The method according to claim 1, characterized in that the catalytic composition containing the zeolite ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12 is used, ZSM-35 and / or ZSM-38. * »4. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst compositions contain zeolite in an amount of about 0.5-1.5% by weight. The method according to claim 1, characterized in that nickel, platinum, iron and / or cobalt are used as the group VIII metal. 6. The method according to claim 1, characterized in that the raw material containing compounds of formula C * H6-n is isomerized. ) Rn in which R is a methyl radical y and n are an integer 2-4. The method according to claim 33 6, characterized in that the raw material containing xylenes is isomerized. LDD Z-d 2, z. 811/1400/84/3, n. 80 + 20 copies. Price PLN 100 PL

Claims (7)

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób katalitycznej izomeryzacji w fazie gazowej metylo-podstawionych jednopierscieniowych weglowo¬ dorów aromatycznych w których surowiec ten w fazie gazowej, kontaktuje sie z wodorem w stocunku molowym 16 wodór/weglowodory wynoszacym 1—10, pod cis¬ nieniem 137—3450 kPa przy predkosci przeplywu 0,5—20 godz. -1 w obecnosci kompozycji katalitycznej, zawierajacej material wiazacy stanowiacy rozcienczal- 5 nik taki jak tlenek glinu, krystaliczny zeolit glinokrze- mianowy o stosunku molowym krzemionka/tlenek glinu co najmniej 12 i wskazniku ograniczenia dostepu wynoszacym 1—12, znamienny tym, ze stosuje sie kompozycje katalityczna zeolitu zawierajacego kationy 10 glównie wodorowe, prekursora wodoru i/lub metalu VIII grupy ukladu okresowego i proces prowadzi sie w temperaturze 427—538 °G.Claims 1. The method of catalytic isomerization in the gas phase of methyl-substituted single ring aromatic hydrocarbons in which the raw material in the gas phase is brought into contact with hydrogen in the molar ratio of hydrogen / hydrocarbons of 1 to 10 at a pressure of 137-3450 kPa. at a flow rate of 0.5-20 hours. -1 in the presence of a catalytic composition containing a diluent binding material such as alumina, crystalline alumina zeolite with a silica / alumina mole ratio of at least 12 and an access restriction index of 1-12, characterized by the use of catalytic composition of zeolite containing mainly hydrogen cations, a hydrogen precursor and / or a metal of Group VIII of the periodic table, and the process is carried out at a temperature of 427-538 ° G. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako zeolit stosuje sie kompozycje katalityczna zawierajaca w zeolky takie, w których stosunki molowe tlenków w sta¬ nie bezwodnym wyrazone sa wzorem (R20, M'3/nO)w: (A^Oa^ :(Si02)Y( :M"2 /nO)z, wktórymstosunek W/X jest wiekszy od 0,5 i mniejszy od 3, stosunek Y/X jest wiek¬ szy od 20, stosunek Z/X jest wiekszy od zera i mniejszy *• od 100, R oznacza kation zawierajacy atom azotu, a n oznacza wartosciowosc M' lub M".2. The method according to claim A process as claimed in claim 1, characterized in that the zeolite is catalytic compositions containing zeolites in which the molar ratios of the oxides in the anhydrous state are given by the formula (R20, M'3 / nO) in: (A ^ Oa ^: (SiO 2) Y (: M "2 / nO) z, where the W / X ratio is greater than 0.5 and less than 3, the Y / X ratio is greater than 20, the Z / X ratio is greater than zero and less than 100, R is a cation containing a nitrogen atom and n is a value of M 'or M ". 3. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze sto¬ suje sie kompozycje katalityczna zawierajaca zeolit ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35 i/lub ZSM-38. 4. *»3. The method according to claim 1, characterized in that the catalytic composition comprises the zeolite ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35 and / or ZSM-38. 4. * » 4. Sposób wedlug zistrz. 1, znamienny tym, ze sto-uje sie kompozycje katalityczna zawierajaca zeolit w ilosci okolo 0,5—1,5% wagowego.4. Way according to zistrz. The method of claim 1, wherein the catalyst composition comprises zeolite in an amount of about 0.5-1.5% by weight. 5. Sposób wedlug zastrz. I, znamienny tym, ze jako metal VIII grupy stosuje sie nikiel, platyne, zelazo *» i/lub kobalt.5. The method according to p. I, characterized in that nickel, platinum, iron and / or cobalt are used as the Group VIII metal. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze izomeryzacji poddaje sie surowiec zawierajacy zwiazki o wzorze C*H6-n)Rn w którym R oznacza rodnik metylowy, a n oznacza liczbe calkowita 2—4. 336. The method according to p. The process according to claim 1, characterized in that the isomerization is carried out on the raw material containing compounds of the formula C * H6-n) Rn in which R is a methyl radical and n is an integer of 2-4. 33 7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze izomeryzacji poddaje sie surowiec zawierajacy ksyleny. LDD Z-d 2, z. 811/1400/84/3, n. 80+20 egz. Cena 100 zl PL7. The method according to p. The process of claim 6, characterized in that the xylene-containing feedstock is isomerized. LDD Z-d 2, issue 811/1400/84/3, no. 80 + 20 copies. Price PLN 100 PL
PL20664878A 1977-05-09 1978-05-05 Process for catalytic isomerization in vapour phase of methyl-substituted aromatic hydrocarbons PL124493B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US79504677A 1977-05-09 1977-05-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL206648A1 PL206648A1 (en) 1979-08-13
PL124493B1 true PL124493B1 (en) 1983-01-31

Family

ID=25164510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL20664878A PL124493B1 (en) 1977-05-09 1978-05-05 Process for catalytic isomerization in vapour phase of methyl-substituted aromatic hydrocarbons

Country Status (3)

Country Link
CS (1) CS207609B2 (en)
PL (1) PL124493B1 (en)
ZA (1) ZA782069B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
ZA782069B (en) 1979-11-28
CS207609B2 (en) 1981-08-31
PL206648A1 (en) 1979-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4375573A (en) Selective production and reaction of p-Disubstituted aromatics over zeolite ZSM-48
US4067920A (en) Selective production of para-xylene
JP2656124B2 (en) Liquid phase alkylation and transalkylation method using beta zeolite
CA1070714A (en) Alkylation in presence of thermally modified crystalline aluminosilicate catalyst
US4094921A (en) Selective ethylation of mono alkyl benzenes
JP5508717B2 (en) Two-zeolite catalysts containing Group VIII metals and Group IIIA metals and their use in the isomerization of aromatic C8 compounds
US4101595A (en) Conversion of ethyl benzene to para xylene
US4312790A (en) Aromatics processing catalysts
USRE31919E (en) Aromatics processing catalysts
US4677239A (en) Toluene disproportionation with a surface dealuminated zeolite
US5028573A (en) Dual function catalyst and isomerization therewith
JPH11501286A (en) Hydrocarbon conversion process using zeolite-bound zeolite catalyst
JPH0567613B1 (en)
CA1215082A (en) Hydrocarbon conversion with zsm-22 zeolite
JPH0121816B2 (en)
US20190241485A1 (en) Catalysts for Producing Paraxylene by Methylation of Benzene and/or Toluene
JPS6132294B2 (en)
EP0014545B1 (en) Method of preparing a zeolitic catalyst composition of improved shape selectivity and thermal stability, and use thereof in catalytic hydrocarbon conversion process
US4152363A (en) Vapor phase isomerization of methyl-substituted aromatic hydrocarbons improved by using highly diluted zeolite catalyst
EA001597B1 (en) Process for isomerization of alkylaromatic hydrocarbons
JPH0576453B2 (en)
US5082984A (en) Dual function catalyst and isomerization therewith
Das et al. Zeolite beta catalyzed C7 and C9 aromatics transformation
US6245704B1 (en) Catalyst with a base of modified MFI zeolite, and its use in the isomerization of a C8 aromatic cut
JPS6361301B2 (en)