WO1996030321A1 - Verwendung von natursauren smektiten zur entfernung von olefinen aus aromaten oder aromatengemischen - Google Patents

Verwendung von natursauren smektiten zur entfernung von olefinen aus aromaten oder aromatengemischen Download PDF

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WO1996030321A1
WO1996030321A1 PCT/EP1996/000808 EP9600808W WO9630321A1 WO 1996030321 A1 WO1996030321 A1 WO 1996030321A1 EP 9600808 W EP9600808 W EP 9600808W WO 9630321 A1 WO9630321 A1 WO 9630321A1
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meq
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iuf
aromatics
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Thomas Engelhardt
Uwe Flessner
Reinhard HÄHN
Werner Zschau
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Süd-Chemie AG
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Definitions

  • the invention relates to the use of naturally acidic smectites for removing olefins from aromatics or aromatic mixtures.
  • a paraffinic naphtha fraction is treated at 400 ° C. with catalysts coated with noble metals.
  • aromatics are formed from the saturated hydrocarbons. These aromatics are then through an extraction or crystallization separated from the non-aromatics and further processed by distillation.
  • the sulfolane process has become the most important process for the extractive separation of the benzene-toluene mixtures (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol.8 (1974), p.395).
  • olefins are also formed during the catalytic reforming. These olefins, whose content is generally less than 1%, interfere with the further processing process and must be removed. Since the undesired olefins have approximately the same boiling points as the aromatics, separation by distillation is not possible.
  • synthetic silicates such as Al silicates, Mg silicates, Zr silicates can also be used.
  • the object of the present invention was to develop catalysts for removing olefins from aromatics or aromatic mixtures based on smectites with a constantly high catalytic activity and thus a long service life.
  • the invention relates to the use of naturally acid smectites for the removal of olefins from aromatics or aromatic mixtures.
  • Natural acid smectites are known per se, but have so far only been used as bleaching earth. Surprisingly, it was found that they are also suitable as catalysts for the purpose mentioned above.
  • a naturally sour smectite is preferably used, which has the following properties:
  • IUF ion exchange capacity
  • the natural acid smectite is preferably used in the form of particles larger than about 0.1 mm.
  • the catalytic activity of the naturally acid smectites used according to the invention can be further improved by incorporating Al 3+ ions.
  • the invention thus also relates to a catalyst based on naturally acidic smectites for removing olefins from aromatics or aromatic mixtures, which is characterized in that its content of exchangeable Al 3+ cations is greater by at least 5 meq / 100 g than that of natural acid smectite.
  • IUF ion exchange capacity
  • the content of exchangeable Al 3+ ions is preferably about 10 to 30 meq / 100 g.
  • Interchangeable Al 3+ ions means Al 3+ ions which are bound to interlayer sites and not within the layers of the smectite clay mineral. They are chemically bound in the sense of an ion exchange, so that they cannot be washed out with water.
  • the content of exchangeable AI 3+ ions is determined in the context of the determination of the total ion exchangeability (IUF).
  • IUF total ion exchangeability
  • a sample of the catalyst (2 g) is boiled for one hour in 100 ml of a 2-normal NH4Cl solution under reflux and left to stand for a further 16 hours at room temperature. The sample is then filtered off and washed free of chloride.
  • the total IUF is determined by determining the NH4 + ions exchanged in the lattice.
  • the ammonium ion content in the NH4-exchanged catalyst is determined according to the Kjeldahl method.
  • the content of exchangeable Al 3+ ions is determined spectrophotometrically in the filtrate of the N ⁇ Cl cooking solution and expressed in mVal per 100 g of catalyst.
  • the contents of alkali and alkaline earth ions in the filtrate of the NH4Cl cooking solution are determined in the same way.
  • the total IUF and the proportion of exchangeable cations of the comparison substances are determined using the same method.
  • the catalyst according to the invention can contain free Al + ions on the surface, in the pores and in the intermediate grain volume. These Al 3+ ions can be removed by simply washing the catalyst with water. For this purpose, a sample of the catalyst (10 g) is washed 5 times with 100 ml of water at 25 ° C. in a filter groove before boiling with the NH 4 Cl solution until aluminum is no longer detectable in the last wash water portion. The aluminum is again determined spectrophotometrically in the combined washing water. The other free cations can be determined in the same way.
  • the determination of the IUF and the proportion of the individual ions in the total IUF as well as the determination of the free cations can also be carried out with the smectite comparison materials.
  • the result simulates an excessively high content of exchangeable calcium or magnesium ions. This is due to the fact that the smectitic starting material is often contaminated with calcium and / or magnesium carbonate, which are dissolved during cooking with the NH 4 Cl solution.
  • the invention furthermore relates to a process for the production of a catalyst, which is characterized in that a natural acid sectitic starting material is treated with an aluminum salt solution, the amount of which is such that the content of exchangeable Al 3+ ions is limited to min ⁇ at least 10 mVal / 100 g increased and that there may still be a proportion of free Al 3+ ions.
  • This is generally based on a naturally acidic smectic starting material with a content of exchangeable Al 3+ ions of less than 5 meq / 100 g, although a material with a higher content of exchangeable Al 3+ is also used . Ions can run out.
  • the catalytic activity of such a starting material which already fulfills the conditions for a catalyst according to the invention, can be increased even further by the exchange of further Al 3+ ions.
  • the treatment according to the invention can therefore be carried out in two or more stages.
  • the aluminum salt is used in a 1- to 5-fold molar excess, based on the IUF, of exchanging the Al 3+ ions for mono- and divalent Cations and then washes the catalyst in order to remove free, ie water-soluble aluminum salts and salts of the mono- and divalent cations if these interfere with the overall process.
  • a suspension of the naturally acidic smectitic clay mineral (bleaching earth suspension) is impregnated with an aluminum salt solution, in particular with an aluminum sulfate solution, with a direct ion exchange taking place. After several hours of exchange at room temperature or elevated temperature, the excess aluminum ions are washed out, whereupon the exchanged bleaching earth product is then dried. This is followed by the granulation process.
  • a previously classified granulate of a naturally acidic bentonite (bleaching earth granulate) with excess aqueous aluminum sulfate solution can be sprayed, with part of the Al 3+ ions being exchangeably bound and another part of the Al 3+ ions in free form, ie only adsorbed.
  • the material becomes about 80 to 150 ° C, preferably dried at about 100 ° C.
  • aluminum salt For a significantly increased catalytic activity, a few percent aluminum salt is sufficient in both variants.
  • Various aluminum salts are generally suitable. Aluminum sulfate is preferred to aluminum chloride for commercial and technical reasons.
  • the catalyst enriched with Al 3+ ions can be converted into granules with a particle size of> 0.1 mm.
  • the invention further relates to the use of the catalyst according to the invention for removing olefins from aromatics or aromatics mixtures.
  • the moist strands are dried at 110 ° C. for 10 hours and then comminuted in a roller crusher with a gap distance of 1 mm. The fraction between 0.3 mm and 0.6 mm is then sieved.
  • the aluminum sulfate-containing suspension is then dewatered on a filter press and washed with 1000 liters of demineralized water.
  • the moist filter cake is dried at 120 ° C. for 12 hours.
  • Example 1 100 kg of the granules from Example 1 are placed in a pelletizing plate and then sprayed with 20 liters of a 25% aluminum sulfate solution. The impregnated granulate is dried at 120 ° C. for 24 hours.
  • the AI 3+ ions are partly exchanged in the lattice; some of them are on the surface of the material.
  • the properties of the impregnated granules are given in Table I.
  • An aromatic mixture obtained from the sulfolane extraction (70% by weight of benzene, 30% by weight of toluene) with an olefin content corresponds to a bromine index of 50 mg Br2 / 100 g (according to ASTM D1491) is carried out with an HPLC pump using an HPLC Passed column in which the catalyst to be examined is a bed (reactor volume 10 ml).
  • the HPLC column is located in an adjustable thermostat in which the temperature is kept constant at 200 ° C.
  • a back pressure regulator is located between the HPLC column and the electronically controlled sampling valves. A back pressure of 50 bar is set on this back pressure regulator.
  • a sample of the cleaned aromatic mixture is taken every 24 hours via the time-controlled sampling valves and the bromine index is determined.
  • the acid-activated bentonite according to Comparative Example 2 has a longer service life than the untreated bentonite according to Comparative Example 1.
  • the catalyst of Example 2 which contains only exchangeable Al 3+ cations has the longest service life.
  • the natural acid catalyst according to Example 1 and the catalyst enriched with exchangeable and free Al 3+ ions according to Example 3 have a somewhat shorter service life. This means that the effect according to the invention is most pronounced when the catalyst is only enriched by exchangeable bound Al 3+ ions.

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Abstract

Beschrieben wird die Verwendung von natursauren Smektiten zur Entfernung von Olefinen aus Aromaten oder Aromatengemischen. Die natursauren Smektite können ferner mit austauschfähigen und gegebenenfalls freien Al3+-Kationen angereichert sein.

Description

O 96/30321 PCI7EP96/00808
Verwendung von natursauren Smektiten zur Entfernung von Olefinen aus Aromaten oder Aromatencremischen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft die Verwendung von natursauren Smekti¬ ten zur Entfernung von Olefinen aus Aromaten oder Aromatenge- mischen.
Die industriell bedeutendsten Aromaten Benzol, Toluol und die Xylole (BTX) werden heute nahezu ausschließlich durch kataly- tische oder thermische Umwandlung geeigneter Erdölfraktionen hergestellt.
Beim sogenannten katalytischen Reformieren wird eine paraffi¬ nische Naphthafraktion bei etwas 400° C mit Edelmetall- beschichteten Katalysatoren behandelt. Während dieses kata¬ lytischen Prozesses werden aus den gesättigten Kohlenwasser¬ stoffen Aromaten gebildet. Diese Aromaten werden dann durch eine Extraktion bzw. Kristallisation von den Nichtaromaten abgetrennt und destillativ weiterverarbeitet.
Als wichtigstes Verfahren zur extraktiven Abtrennung der Benzol-Toluol-Mischungen hat sich das Sulfolan-Verfahren durchgesetzt (Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Bd.8(1974) ,S.395) .
Neben den gewünschten Aromaten werden während des katalyti- schen Reformierung auch geringe Mengen an Olefinen gebildet. Diese Olefine, deren Gehalt in der Regel unter 1 % liegt, stören den Weiterverarbeitungsprozeß und müssen entfernt werden. Da die unerwünschten Olefine etwa die gleichen Siede¬ punkte aufweisen wie die Aromaten, ist eine destillative Abtrennung nicht möglich.
Als wirtschaftliches Verfahren zur Entfernung dieser Olefine hat sich weltweit die katalytische Behandlung mit Erdalkali- Aluminiumsilicaten, z.B. aktivierten Smektiten in Granulat¬ form, durchgesetzt. Hierbei wird der Aromatenstrom bei etwa 150 - 200° C durch einen Festbettreaktor geleitet. Die Granu¬ late wirken hierbei als Katalysator; die unerwünschten Olefine werden in höhersiedende Produkte umgewandelt, die dann de¬ stillativ leicht abgetrennt werden können.
Es ist bekannt, daß als geeignete Katalysatoren zur Entfernung der Olefine bevorzugt natürliche oder synthetische Erdalkali- Aluminiumsilicate eingesetzt werden. So sind die unterschied¬ lichsten Verfahren unter Verwendung von säureaktivierten Ben- toniten (Bleicherden) beschrieben. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf GB-1 162 945 und die DE-C-22 36 996 ver¬ wiesen. Bei den kommerziellen Produkten für die Aromatenrei- nigung handelt es sich in der Regel um granulierte säure-akti- vierte Bentonite, wie sie zur Raffination von Nahrungsmittel- ölen eingesetzt werden. Die Produkte werden in der Regel in einem Korngrδßenbereich zwischen 0,3 und 0,6 mm angeboten, die spezifische Oberfläche schwankt zwischen 200 und 400 m2, die Ionenumtauschfähigkeit (IUF) zwischen 30 und 60 mVal/lOOg.
Neben den bevorzugt verwendeten säureaktivierten Bentoniten können auch synthetische Silicate, wie Al-Silicate, Mg-Sili- cate, Zr-Silicate, eingesetzt werden.
In der US-A 4 795 550 ist die Verwendung von Zeolithen zur Entfernung von Olefinen aus Aromatenfraktionen beschrieben. Zeolithe sind zwar sehr reaktiv; es kommt aber in ihrem engen Porensystem zur Bildung von pol meren Nebenprodukten, die zu einer sehr schnellen Desaktivierung des Katalysatorbettes führen.
Die Standzeit der säureaktivierten Bentonite in Festbett- Reaktoren schwankt je nach Prozeßbedingungen sehr stark und liegt zwischen einigen Wochen und einem Jahr. Danach ist durch Desaktivierungsprozesse so viel katalytische Aktivität ver¬ loren gegangen, daß ein Austausch des Katalysators notwendig wird. Die Prozeßbetreiber derartiger Aromatenanlagen sind daher an einem hochaktiven Katalysator interessiert, welcher sich durch eine lange Standzeit auszeichnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Katalysatoren zur Entfernung von Olefinen aus Aromaten oder Aromatengemischen auf der Basis von Smektiten mit konstant hoher katalytischer Aktivität und somit langer Standzeit zu entwickeln.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von natursauren Smektiten zur Entfernung von Olefinen aus Aromaten oder Aromatengemischen. Natursaure Smektite sind an sich bekannt, wurden aber bisher nur als Bleicherden verwendet. Über¬ raschenderweise wurde gefunden, daß sie sich auch als Katalysatoren für den vorstehend genannten Zweck eignen. Vorzugsweise wird ein natursaurer Smektit verwendet, der folgende Eigenschaften hat:
(a) eine spezifische Oberfläche von etwa 50 bis 200 m2/g;
(b) eine Ionenumtauschfähigkeit (IUF) für austauschfähige Kationen von insgesamt etwa 40 bis 80 mVal/100 g, wobei der Anteil der Al3+-Ionen an der IUF etwa 5 bis 70 mVal/100 g, der Anteil der Alkali-Ionen an der IUF weniger als etwa 2,0 mVal/100 g und der Anteil der Erdalkali-Ionen an der IUF weniger als etwa 50 mVal/100 g beträgt;
(c) eine Gesamtacidität von mehr als etwa 5 mg KOH/g;
(d) einen Anteil an freien Erdalkali- oder Alkali-Ionen von weniger als 5 mVal.
Der natursaure Smektit wird vorzugsweise in Form von Teilchen von mehr als etwa 0,1 mm verwendet.
Die katalytische Aktivität der erfindungsgemäß verwendeten natursauren Smektite kann durch Einbau von AI3+-Ionen noch weiter verbessert werden.
Somit ist Gegenstand der Erfindung auch ein Katalysator auf der Basis von natursauren Smektiten zur Entfernung von Ole¬ finen aus Aromaten oder Aromatengemischen, der dadurch gekenn¬ zeichnet ist, daß sein Gehalt an austauschfähigen Al3+- Kationen um mindestens 5 mVal/lOOg größer ist als der des natursauren Smektits.
Der Katalysator ist vorzugsweise gekennzeichnet durch
(a) eine spezifische Oberfläche von etwa 50 bis 200 m2/g;
(b) eine Ionenumtauschfähigkeit (IUF) für austauschfähige Kationen von insgesamt etwa 40 bis 80 mVal/100 g, wobei der Anteil der Al3+-Ionen an der IUF etwa 10 bis 70 mVal/100 g, der Anteil der Alkali-Ionen an der IUF weniger als etwa 2,0 mVal/100 g; und der Anteil der Erdalkali-Ionen an der IUF weniger als etwa 50 mVal/100 g beträgt.
(c) eine Gesamtacidität von mehr als etwa 10 mg KOH/g; (d) einen Anteil an freien Erdalkali- oder Alkali-Ionen von weniger als 5 mVal.
Vorzugsweise beträgt der Gehalt an austauschfähigen Al3+-Ionen etwa 10 bis 30 mVal/100 g.
Unter "austauschfähigen Al3+-Ionen" versteht man Al3+-Ionen, die an Zwischenschichtplätzen und nicht innerhalb der Schich¬ ten des smektitischen Tonminerals gebunden sind. Sie sind im Sinne eines Ionenaustauschs chemisch gebunden, so daß sie nicht mit Wasser ausgewaschen werden können. Der Gehalt an austauschfähigen AI3+-Ionen wird im Rahmen der Bestimmung der Gesamt-Ionenumtauschfähigkeit (IUF) festgestellt. Hierbei wird eine Probe des Katalysators (2 g) eine Stunde in 100 ml einer 2-normalen NH4CI-Lösung unter Rückfluß gekocht und weitere 16 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen. Dann wird die Probe abfiltriert und chloridfrei gewaschen. Zunächst wird die Gesamt-IUF durch Bestimmung der in das Gitter eingetauschten NH4+-Ionen bestimmt. Zu diesem Zweck wird der Gehalt an Ammoniumionen im NH4 ausgetauschten Katalysator nach Kjeldahl bestimmt. Der Gehalt an austauschfähigen Al3+-Ionen wird im Filtrat der N^Cl-Kochlόsung spektrophotometrisch bestimmt und in mVal je 100 g Katalysator ausgedrückt. Auf die gleiche Weise werden die Gehalte an Alkali- und Erdalkaliionen im Filtrat der NH4Cl-Kochlδsung bestimmt.
Nach der gleichen Methode werden die Gesamt-IUF und der Anteil der austauschfähigen Kationen der Vergleichssubstanzen be¬ stimmt.
Der erfindungsgemäße Katalysator kann zusätzlich zu den aus¬ tauschfähigen Al3+-Ionen freie Al +-Ionen auf der Oberfläche, in den Poren und im Zwischenkornvolumen enthalten. Diese Al3+- Ionen können durch einfaches Auswaschen des Katalysators mit Wasser entfernt werden. Zu diesem Zweck wird eine Probe des Katalysators (10 g) vor dem Kochen mit der NH4CI-Lösung 5-mal mit je 100 ml Wasser von 25°C in einer Filternutsehe gewaschen, bis im letzten Wasch¬ wasseranteil kein Aluminium mehr nachzuweisen ist. Das Alu¬ minium wird in den vereinigten Waschwässern wiederum spektro¬ photometrisch bestimmt. Auf die gleiche Weise können auch die anderen freien Kationen bestimmt werden.
Die Bestimmung der IUF und des Anteils der einzelnen Ionen an der Gesamt-IUF sowie die Bestimmung der freien Kationen kann auch bei den smektitischen Vergleichsmaterialien vorgenommen werden. Hierbei wird durch das Ergebnis ein zu hoher Gehalt an austauschfähigen Calcium- oder Magnesiumionen vorgetäuscht. Dies ist dadurch bedingt, daß das smektitische Ausgangs¬ material häufig mit Calcium- und/oder Magnesiumcarbonat ver¬ unreinigt ist, die beim Kochen mit der NH4CI-Lösung gelöst werden.
Man nimmt an, daß sowohl die austauschfähigen Al3+-Ionen als auch die freien Al3+-Ionen eine katalytische Wirkung nach Art der Lewis-Säuren ausüben. Bisher wurden Lewis-Säuren (insbe¬ sondere Aluminiumchlorid) nur in der homogenen Katalyse einge¬ setzt. Es ist daher überraschend, daß auch die austauschfähig gebundenen AI3+-Ionen in den erfindungsgemäßen heterogenen Katalysatoren nach Art von Lewis-Säuren wirken. Besonders überraschend ist, daß der katalytische Effekt der austausch¬ fähigen Al3+-Kationen stärker ist als der katalytische Effekt der freien AI3+-Ionen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstel¬ lung eines Katalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein natursaures s ektitisches Ausgangsmaterial mit einer Aluminiumsalzlδsung behandelt, deren Menge so bemessen ist, daß sich der Gehalt an austauschfähigen AI3+-Ionen auf min¬ destens 10 mVal/100 g erhöht und daß gegebenenfalls noch ein Anteil an freien Al3+-Ionen vorliegt. Hierbei geht man im allgemeinen von einem natursauren smekti¬ tischen Ausgangsmaterial mit einem Gehalt an austauschfähigen Al3+-Ionen von weniger als 5 mVal/100 g aus, obgleich man auch von einem Material mit einem höheren Gehalt an austausch¬ fähigen Al3+-Ionen ausgehen kann. Die katalytische Aktivität eines derartigen Ausgangsmaterials, das bereits die Bedingun¬ gen für einen erfindungsgemäßen Katalysator erfüllt, kann durch den Eintausch von weiteren Al3+-Ionen noch gesteigert werden. Die erfindungsgemäße Behandlung kann also in zwei oder mehreren Stufen durchgeführt werden.
Bei der ersten bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens geht man so vor, daß man das Aluminiumsalz in einem 1- bis 5-fachen molaren Überschuß, bezogen auf die IUF, verwendet, einen Eintausch der Al3+-Ionen gegen ein- und zweiwertige Kat¬ ionen vornimmt und den Katalysator anschließend wäscht, um freie, d.h. wasserlösliche Aluminiumsalze sowie Salze der ein- und zweiwertigen Kationen zu entfernen, falls diese im Gesamt¬ prozeß stören.
Hierbei wird eine Suspension des natursauren smektitischen Tonminerals (Bleicherdesuspension) mit einer Aluminium¬ salzlösung, insbesondere mit einer Aluminiumsufatlösung, imprägniert, wobei ein direkter Ionenaustausch stattfindet. Nach mehrstündigem Austausch bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur wird der Überschuß an Aluminiumionen ausgewaschen, worauf das ausgetauschte Bleicherdeprodukt anschließend getrocknet wird. Hieran schließt sich der Granulationsprozeß an.
Nach der zweiten Variante kann man ein zuvor klassiertes Granulat eines natursauren Bentonits (Bleicherdegranulat) mit überschüssiger wäßriger Aluminiumsulfatlδsung einsprühen, wo¬ bei ein Teil der Al3+-Ionen austauschfähig gebunden wird und ein anderer Teil der Al3+-Ionen in freier Form, d.h. lediglich adsorbiert vorliegt. Nach dem Einsprühen wird das Material bei etwa 80 bis 150°C, vorzugsweise bei etwa 100°C getrocknet.
Für eine erheblich gesteigerte katalytische Aktivität sind bei beiden Varianten einige Prozent Aluminiumsalz ausreichend. Grundsätzlich sind verschiedene Aluminiumsalze geeignet. Aus kommerziellen und technischen Gründen ist Aluminiumsulfat dem Aluminuimchlorid vorzuziehen.
Nach beiden Varianten kann man den mit AI3+-Ionen ange¬ reicherten Katalysator in ein Granulat mit einer Teilchengröße von > 0,1 mm überführen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators zur Entfernung von Olefinen aus Aromaten oder Aromatengemischen.
Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung angebenen weiteren Merkmale werden wir folgt bestimmt:
1. Spezifische Oberfläche: nach der BET-Methode (Einpunktme¬ thode mit Stickstoff nach DIN 66131, wobei die Probe zuvor 10 Stunden bei 150°C entgast wird) .
2. Gesamtacidität Eine Probe des Katalysators (5 g) wird in 250 ml Wasser bei 95°C suspendiert und anschließend filtriert; das erhaltene klare Filtrat wird mit 0,1 n KOH-Lösung gegen Phenolphthalein titriert. Die Gesamtacidität wird in mg KOH/100 g Katalysator ausgedrückt.
Die Erfindung ist durch die nachstehenden Beispiel in nicht einschränkender Weise erläutert. Verσleichsbeispiel 1
Herstellung eines Granulats aus unbehandetem Bentontit
100 kg eines getrockneten bayerischen Calciumbentonit (Tonsil® 13 der Fa. Süd-Chemie AG) mit den in Tabelle I angegebenen Eigenschaften werden gemahlen und im Drais-Intensivmischer mit 32 kg Wasser 10 Minuten gemischt und anschließend auf einem Einschneckenextruder zu 2 mm dicken Strängen verpreßt.
Die feuchten Stränge werden bei 110° C 10 Stunden getrocknet und anschließend in einem Walzenbrecher mit einem Spaltabstand von 1 mm zerkleinert. Anschließend wird die Fraktion zwischen 0,3 mm und 0,6 mm abgesiebt.
Vergleichsbeispiel 2
Herstellung eines unmodifizierten Bleicherdegranulats
100 kg einer Bleicherde in Form eines salzsauer aktivierten Bentonits (Tonsil® Optimum FF der Fa. Süd-Chemie AG) mit den in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften werden im Drais-Intensiv- mischer mit 45 kg Wasser 10 Minuten gemischt und anschließend auf einem Einschneckenextruder zu 2 mm dicken Strängen verpreßt.
Die feuchten Stränge werden wie nach Vergleichsbeispiel 1 weiterbehandelt. Beispiel 1
Herstellung eines Granulats auf Basis eines natursauren Rohtons
100 kg eines natursauren vermahlenen und getrockneten Rohtons mit den in Tabelle I angegebenen Eigenschaften werden im Drais-Intensivmischer mit 35 kg Wasser 10 Minuten gemischt und anschließend auf einem Einschneckenextruder zu 2 mm dicken Strängen verpreßt.
Die feuchten Stränge werden wie nach Vergleichsbeispiel l wei¬ terbehandelt.
Beispiel 2
Eintausch von austauschfähigen Al3-^-Ionen in natursauren
Pentonit
100 kg des natursauren Bentonits von Beipiel 1, werden in 1000 Liter destilliertem Wasser unter starkem Rühren dispergiert. Nach einer Rührzeit von 3 Stunden werden 7,5 kg Aluminiumsulfat in fester Form zugegeben und anschliessend bei Raumtemperatur weitere 12 Stunden gerührt.
Die aluminiumsulfat-haltige Suspension wird anschließend auf einer Filterpresse entwässert und mit 1000 Liter deminerali- siertem Wasser nachgewaschen. Der feuchte Filterkuchen wird 12 Stunden bei 120° C getrocknet.
Dann wird der getrocknete Filterkuchen auf einem Brecher zerkleinert und die Fraktion zwischen 0,3 und 0,6 mm abge¬ siebt. Die Eigenschaften des so erhaltenen Katalysators sind in Tabelle I angegeben. Beispiel 3
Eintausch von austauschfähigen und freien All±-Ionen in natursauren Bentonit.
100 kg des Granulats von Beispiel 1 werden in einen Pelleti- sierteller gebracht und anschließend mit 20 Liter einer 25- %igen Aluminiumsulfatlδsung besprüht. Das imprägnierte Granu¬ lat wird 24 Stunden bei 120°C getrocknet.
Die AI3+-Ionen sind zum Teil in das Gitter eingetauscht; zum Teil befinden sie sich auf der Oberfläche des Materials. Die Eigenschaften des imprägnierten Granulats sind in Tabelle I angegeben.
Anwendungsbeispiel
(Bestimmung der katalytischen Aktivität der Katalysatoren bei der Olefinentfernung aus Aromatengemischen)
Ein aus der Sulfolanextraktion erhaltenes Aromatengemisch (70 Gew.- Benzol, 30 Gew.-% Toluol) mit einem Olefinanteil ent¬ sprechen einem Bromindex von 50 mg Br2/100 g (nach ASTM D1491) wird mit einer HPLC-Pumpe über eine HPLC-Säule geleitet, in der sich das zu untersuchende Katalysator als Schüttung be¬ findet (Reaktorvolumen 10 ml) . Die HPLC-Säule befindet sich in einem regelbaren Thermostat, in dem die Temperatur bei 200° C konstant gehalten wird. Um die Gasbildung bei diesen hohen Temperaturen zu vermeiden, befindet sich zwischen HPLC-Säule und den elektronisch gesteuerten Probenahmenventilen ein Rück¬ druckregler. An diesem Rückdruckregler wird ein Gegendruck von 50 bar eingestellt. Mit Hilfe der HPLC-Pumpe wird eine LHSV (liquid hourly space velocity = Flüssig-Raumgeschwindigkeit) von 12 h~l einge¬ stellt. Über die zeitgesteuerten Probenahmeventile wird alle 24 Stunden eine Probe der gereinigten Aromatenmischung ent¬ nommen und der Bromindex bestimmt.
Zur Beurteilung der katalytischen Aktivität wird der Bromindex gegen die Betriebsdauer (Tage) aufgetragen. Die Ergebnisse sind in der beigefügten Figur angegeben.
Man erkennt, daß der säureaktivierte Bentonit nach Vergleichs¬ beispiel 2 eine längere Standzeit als der unbehandelte Bento¬ nit nach Vergleichsbeispiel 1 hat. Die längste Standzeit hat jedoch der Katalysator nach Beispiel 2, der nur austausch¬ fähige Al3+-Kationen enthält. Eine etwas geringere Standzeit haben der natursaure Katalysator nach Beispiel l und der mit austauschfähigen und freien AI3+-Ionen angereicherte Kataly¬ sator nach Beispiel 3. Daraus ergibt sich, daß der erfindungs¬ gemäße Effekt dann am ausgeprägtesten ist, wenn der Kata¬ lysator nur durch austauschfähig gebundene Al3+-Ionen angereichert ist.
Tabelle I
Figure imgf000015_0001
Kata. BET-Oberfl. Ionenumtauschfähigkeit (IUF) mVal/lOOg Fr. Al3+-Kat. Acidität
(m2/g) Gesamt Al3+ Fe3+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ (mVal/lOOg)
VB 1 70 63,7 0,2 6,5 38,0 44,0 3,5 1,5 < 0,1 0
VB 2 237 31,7 8,0 2,9 16,3 2,4 1,1 0,9 < 0,1 8,7
B. 1 87 71,2 13,8 4,9 26,7 18,5 0,7 0,5 0,3 11,8
B. 2 84 69,7 28,5 2,3 18,2 14,3 0,7 0,6 0,5 19,2
B. 3 80 70,5 42,3 2,6 19,2 17,5 0,6 0,5 13,4 28,1

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von natursauren Smektiten zur Entfernung von Olefinen aus Aromaten oder Aromatengemischen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der natursaure Smektit folgende Eigenschaften hat:
(a) eine spezifische Oberfläche von etwa 50 bis 200 m2/g;
(b) eine Ionenumtauschfähigkeit (IUF) für austauschfähige Kationen von insgesamt etwa 40 bis 80 mVal/100 g, wobei der Anteil der Al3+-Ionen an der IUF etwa 5 bis 70 mVal/100 g, der Anteil der Alkali-Ionen an der IUF weniger als etwa 2,0 mVal/100 g und der Anteil der Erdalkali-Ionen an der IUF weniger als etwa 50 mVal/100 g beträgt;
(c) eine Gesamtacidität von mehr als etwa 5 mg KOH/g;
(d) einen Anteil an freien Erdalkali- oder Alkali-Ionen von weniger als 5 mVal .
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der natursaure Smektit in Form von Teilchen von mehr als etwa 0,1 mm vorliegt.
4. Katalysator auf der Basis von natursauren Smektiten zur Entfernung von Olefinen aus Aromaten oder Aromatengemischen, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehalt an austauschfähigen AI3+-Kationen um mindestens 5 mVal/lOOg größer ist als der des natursauren Smektits.
5. Katalysator nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch
(a) eine spezifische Oberfläche von etwa 50 bis 200 m2/g;
(b) eine Ionenumtauschfähigkeit (IUF) für austauschfähige Kationen von insgesamt etwa 40 bis 80 mVal/100 g, wobei der Anteil der Al3+-Ionen an der IUF etwa 10 bis 70 mVal/100 g, der Anteil der Alkali-Ionen an der IUF weniger als etwa 2,0 mVal/100 g; und der Anteil der Erdalkali-Ionen an der IUF we¬ niger als etwa 50 mVal/100 g beträgt.
(c) eine Gesamtacidität von mehr als etwa 10 mg KOH/g,-
(d) einen Anteil an freien Erdalkali- oder Alkali-Ionen von weniger als 5 mVal .
6. Katalysator nach Anspr ch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an austauschfähigen AI3+-Ionen etwa 10 bis 30 mVal/100 g beträgt.
7. Katalysator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich zu den austauschfähigen Al3+-Ionen freie Al3+-Ionen auf der Oberfläche, in den Poren und im Zwischenkornvolumen enthält.
8. Katalysator nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er in Form von Teilchen mit einer Größe von mehr als etwa 0,1 mm vorliegt.
9. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach einem der Anprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man ein natur¬ saures smektitisches Ausgangsmaterial mit einer Aluminium- salzlδsung behandelt, deren Menge so bemessen ist, daß sich der Gehalt an austauschfähigen Al3+-Ionen auf mindestens
10 mVal/100 g erhöht und daß gegebenenfalls noch ein Anteil an freien AI3+-Ionen vorliegt.
10. Verfahren zur Herstllung des Katalysators nach Anspruch 4, 5, 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumsalz in einem 1- bis 5-fachen molaren Überschuß verwendet, einen Eintausch der Al3+-Ionen gegen ein- und zweiwertige Kationen vornimmt und den Katalysator anschließend wäscht.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den mit AI3+-Ionen angereicherten Katalysator in ein Granulat mit einer Teilchengröße von > 0,1 mm überführt.
12. Verwendung des Katalysators nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bzw. hergestellt nach einem der Ansprüche 9 bis 11, zur Entfernung von Olefinen aus Aromaten oder Aromatengemischen.
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