DE1045385B - Process for the aromatization of alkylcyclopentanes in the presence of an alumina-noble metal catalyst - Google Patents
Process for the aromatization of alkylcyclopentanes in the presence of an alumina-noble metal catalystInfo
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Description
Verfahren zum Aromatisieren von Alkylcyclopentanen in Gegenwart eines Tonerde-Edelmetall-Katalysators Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von aromatischen Kohlenwasserstoffen durch Dehydrieren und Isomerisieren von nicht hydroaromatischen Naphthenen und von Rohölfraktionen, die solche Naphthene enthalten, insbesondere von Alkylcyclopentanen, zu aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie insbesondere Benzol und Toluol. Process for aromatizing alkylcyclopentanes in the presence of a Alumina Noble Metal Catalyst The invention relates to the manufacture of aromatic hydrocarbons by dehydrogenating and isomerizing non-hydroaromatic ones Naphthenes and of crude oil fractions containing such naphthenes, in particular from alkylcyclopentanes to aromatic hydrocarbons, such as benzene in particular and toluene.
Naphthenkohlenwasserstoffe mit fünfgliedrigen Ringen finden sich in ziemlich hoher Konzentration in leichten Fraktionen des Rohöls sowie in Fraktionen, die aus der thermischen, katalysatorfreien Spaltung und der hydrierenden katalytischen Spaltung des Erdöls stammen. Solche Fraktionen enthalten auchhydroaromatische Naphthene in größeren oder kleineren Mengen, was von der jeweiligen Erdölquelle abhängt. Naphthenic hydrocarbons with five-membered rings are found in fairly high concentration in light fractions of crude oil, as well as in fractions, those from the thermal, catalyst-free cleavage and the hydrogenating catalytic Fission of the petroleum originate. Such fractions also contain hydroaromatic naphthenes in larger or smaller quantities, depending on the respective oil source.
Diese hydroaromatischen Naphthene, z. B. Cyclohexan und Methylcyclohexan, können leicht und schnell zu den entsprechenden aromatischen Verbindungen, wie Benzol bzw. Toluol, durch Dehydrierung in Gegenwart eines üblichen Dehydrierungskatalysators (wie z. B. Chrom-Tonerde) umgewandelt werden.These hydroaromatic naphthenes, e.g. B. Cyclohexane and Methylcyclohexane, can easily and quickly to the corresponding aromatic compounds, such as benzene or toluene, by dehydrogenation in the presence of a conventional dehydrogenation catalyst (such as chromium-alumina).
Wenn Naphthene mit fünfgliedrigen Ringen, wie z. B. Methylcyclopentan, einer Dehydrierung mit diesen üblichen Dehydrierungskatalysatoren unter gleichen Bedingungen unterworfen werden, bilden sich cyclische Monoolefine und Diolefine unter gleichzeitiger Abscheidung von verhältnismäßig großen Mengen von kohlenstofrhaltigen Stoffen, und zwar oSensichtlich auf Grund von Nebenreaktionen, zu denen auch die Dehydrierungskondensation von cyclischen Olefinpolymeren gehört. Da sie tertiäre Kohlenstoffatome besitzen, neigen Alkylcyclopentane auch zur Aufspaltung des Naphthenringes. When naphthenes with five-membered rings, e.g. B. methylcyclopentane, a dehydrogenation with these customary dehydrogenation catalysts among the same When subjected to conditions, cyclic monoolefins and diolefins are formed with the simultaneous deposition of relatively large amounts of carbonaceous Substances, obviously due to side reactions, including the Belongs to dehydrogenation condensation of cyclic olefin polymers. Since she is tertiary Having carbon atoms, alkylcyclopentanes also tend to split the naphthene ring.
Wegen dieser Schwierigkeiten ist es bei der Herstellung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus Naphthenkohlenwasserstoffen mit fünfgliedrigen Ringen bisher vielfach üblich gewesen, solche Naphthene erst zu Cyclohexan und seinen Homologen unter bestimmten Isomerisierungsbedingungen und unter Verwendung von Isornerísierungskatalysatoren, wie z. B. Because of these difficulties, it is used in the production of aromatic Hydrocarbons from naphthenic hydrocarbons with five-membered rings so far it has often been customary to first add such naphthenes to cyclohexane and its homologues under certain isomerization conditions and using isomerization catalysts, such as B.
Aluminiumchlorid, zu isomerisieren und danach die Dehydrierung des Cyclohexanringes durchzuführen.Aluminum chloride, to isomerize and then the dehydrogenation of the Perform cyclohexane ring.
Nach der Erfindung werden die Isomerisierung und die Dehydrierung von alkylhaltigen Naphthenverbindungen mit fünfgliedrigen Ringen in einer einzigen Reaktionsstufe oder in kontinuierlichen Reaktionsstufen durchgeführt, wobei höhere Ausbeuten an aromatischen Kohlenwasserstoffen erhalten werden. Dies geschieht dadurch, daß man die gewünschteUmwandlung der Naphthene in Gegenwart eines neuen bifunktionellen halogenhaltigen Tonerde-Edelmetall-Katalysators durchführt, der in der Patentanmeldung H21822 IV b/12o eschrieben ist. Das Verfahren zur Herstellung dieses Katalysators besteht darin, daß man ein als Trager dienendes aktiviertes, calciniertes, poröses y-Aluminiumoxyd mit einer wäßrigen sauren Lösung, die kein schädliches Anion enthãlt, vorzugsweise 5 bis 15°loiger Essigsäure, behandelt, im allgemeinen dann noch rnit Wasser wäscht und die behandelte und im wesentlichen halogenfreie Trägermasse mit einer geringen Menge einer wasserlöslichen Edelmetallhalogenverbindung der Platingruppe tränkt, so daB der Gehalt an feinverteiltem Edelmetall, vorzugsweise Platin, 0, 1 bis 2°/9 des Trägergewichtes beträgt. According to the invention, isomerization and dehydrogenation of alkyl-containing naphthene compounds with five-membered rings in a single one Reaction stage or carried out in continuous reaction stages, with higher Yields of aromatic hydrocarbons can be obtained. This is done by that the desired conversion of the naphthenes in the presence of a new bifunctional halogen-containing alumina noble metal catalyst carried out in the patent application H21822 IV b / 12o is written. The process for making this catalyst consists in that one serving as a support activated, calcined, porous y-aluminum oxide with an aqueous acidic solution that does not contain any harmful anion, preferably 5 to 15 ° acetic acid, treated, in general then with Water washes and the treated and essentially halogen-free carrier mass with a small amount of a water-soluble platinum group noble metal halide compound so that the content of finely divided precious metal, preferably platinum, is 0, 1 to 2 ° / 9 of the carrier weight.
Es wurde gefunden, slaß diese neuen Katalysatoren die erwünschte Isomerisierung bei gleichzeitiger Dehydrierung mit hohen Umwandlungsergebnissen und bei unbedeutender, nebenher erfolgender Spaltung der Naphthene und in Gegenwart von zugeführtem Wasserstoff ohne die Erzeugung von wesentlichen Mengen Koks fördern. Die beschriebene katalytische Reaktion kann deshalb über verhäjtßismäßig lange Zeiträume von einigen Monaten und länger durchgeführt werden, ohne daß eine Regenerierung oder ein Ersatz des Katalysators erforderlich ist. Der verwendete Katalysator ist jedoch derart, daß er die übliche Regenerierung, wie z, B. das Erhitzen in einer Sauerstoffatmosphare bei Temperaturen bis zu etwa 538 bis 593°C, verträgt. Dementsprechend kann der Katalysator einer solchen Regenerierung in verhältnismäßig großen Abständen unterworfen werden, wenn dies zweckmäßig oder erwünscht ist. These new catalysts have been found to be desirable Isomerization with simultaneous dehydrogenation with high conversion results and in the case of insignificant, incidental cleavage of the naphthenes and in the presence of supplied hydrogen without producing substantial amounts of coke. The catalytic reaction described can therefore last relatively long periods of time can be carried out for a few months and longer without regeneration or a replacement of the catalytic converter is required. The catalyst used is but in such a way that the usual regeneration, such as, for example, heating in a Oxygen atmospheres at temperatures up to about 538 to 593 ° C. Accordingly can be the catalyst of such a regeneration in proportion huge Be subject to clearances if this is expedient or desired.
Die Katalysatoren enthalten gewichtsmäßig etwa die gleiche Menge Edelmetall und Chlorid. Dabei halten sich die isomerisierende Wirkung des Chlorids und die dehydrierende Wirkung des Edelmetalls das Gleichgewicht. The catalysts contain approximately the same amount by weight Precious metal and chloride. The isomerizing effect of the chloride is maintained and the dehydrating effect of the noble metal is the equilibrium.
Zur Reformierung von Naphthene, Paraffine und Aromaten enthaltenden Benzinen wurden bereits Katalysatoren verwendet, die ebenfalls Halogen und Platin enthalten. Der Cl-Gehalt dieser Katalysatoren beträgt jedoch 0, 2 bis 8°/o und der Pt-Gehalt 0, 01 bis 1%, so daß das Verhältnis 1 : 1 fiir Cl zu Pt also um ein Mehrfaches überschritten wird. Solche Katalysatoren mit einer das Verhältnis 1 : 1 wesentlich iiberschreitenden Halogenbeladung führen jedoch bei der Aromatisierung einer aus C6-und C-Ringen bestehenden Beschickung zu einer beträchtlichen Rückisomerisierung und Spaltung der C6-Ringe und damit zu einer wesentlichen Verringerung der Ausbeute an aromatischen Kohlenwasserstoffen. Auch war es bereits bekannt, mit relativ schlechter Ausbeute C5-Ring-Naphthene über Platin auf Aktivkohle, auch in Gegenwart von Wasserstoff, direkt in Aromaten umzuwandeln. For reforming naphthenes, paraffins and aromatics containing Benzines have already been used as catalysts, which also contain halogen and platinum contain. The Cl content of these catalysts is, however, from 0.2 to 8% and the Pt content 0.01 to 1%, so that the 1: 1 ratio for Cl to Pt is several times as high is exceeded. Such catalysts with a ratio of 1: 1 is essential Exceeding the halogen load, however, lead to one of the aromatization C6 and C rings existing feed cause significant back isomerization and cleavage of the C6 rings and thus a substantial reduction in the yield of aromatic hydrocarbons. It was also known to be relatively poor Yield of C5 ring naphthenes over platinum on activated carbon, also in the presence of hydrogen, to convert directly into aromatics.
Das Verfahren nach der Erfindung findet Anwendung auf die Behandlung von naphthenhaltigen Benzinen und Erdölfraktionen, um deren Oktanzahl zu verbessern, und sie als Motoren-und Flugzeugtreibstoffe und zur Herstellung von aromatischen Verbindungen geeignet zu machen, die z. B. als Lösungsmittel dienen. In dem Ansatz enthaltene hydroaromatische Kohlenwasserstoffe und Alkylcyclopentane werden fast vollständig, beispielsweise bis zu 90% der Gesamtmenge und mehr, zu Benzol und seinen Homologen umgewandelt, worauf mindestens teilweise das bemerkenswerte Ansteigen der Oktanwerte beruht. The method of the invention applies to treatment of naphthenic gasoline and petroleum fractions to improve their octane number, and they are used as motor and aviation fuels and for the production of aromatic To make compounds suitable, the z. B. serve as a solvent. In the approach contained hydroaromatic hydrocarbons and alkylcyclopentanes become almost completely, for example up to 90% of the total amount and more, to benzene and its Homologues, whereupon at least in part the remarkable increase based on octane values.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere zur Dehydrierungsisomerisation von Alkylcyclopentanen, können Temperaturen von etwa 400 bis 565° C und vorzugsweise 455 bis 540° C und Drücke von etwa 14 bis 70 kg/cm2 verwendet werden, wobei Wasserstoff in Mengen von etwa 3 bis 10 Mol pro Mol Kohlenwasserstoff zugesetzt wird. When carrying out the method according to the invention, in particular for the dehydrogenation isomerization of alkylcyclopentanes, temperatures of about 400 to 565 ° C and preferably 455 to 540 ° C and pressures of about 14 to 70 kg / cm2 can be used, hydrogen in amounts of about 3 to 10 moles per mole of hydrocarbon is added.
Der Zusatz von fremdem Wasserstoff ist nur zu Beginn des Verfahrens erforderlich, da der ausströmende Wasserstoff rückgeführt werden kann, wobei das rückgeführte Gas einen hohen Reinheitsgrad, und zwar einen Wasserstoffgehalt von über 95 °/a und im allgemeinen von etwa 98 bis 99'°/o besitzt.The addition of extraneous hydrogen is only at the beginning of the process required, since the outflowing hydrogen can be recycled, whereby the Recirculated gas has a high degree of purity, namely a hydrogen content of above 95% and generally from about 98 to 99%.
Beispiele 1. Ein nach Beispiel 1 der Patentanmeldung H 21822 IVb/12o hergestellter Katalysator wurde für die Behandlung einer Fraktion von Ost-Texas-Erdöl mit einem Siedebereich von 84 bis 125° C verwendet, und zwar unter den unten angeführten Bedingungen. Der Katalysator wurde im Reaktionsgefäß mit Wasserstoff behandelt, während dieses Gefäß auf Arbeitsdruck gebracht wurde. Examples 1. One according to example 1 of patent application H 21822 IVb / 12o The catalyst produced was for the treatment of a fraction of East Texas petroleum with a boiling range of 84 to 125 ° C used, namely among those listed below Conditions. The catalyst was treated with hydrogen in the reaction vessel, while this vessel was being pressurized.
Arbeitsbedingungen
Unter gleichen Bedingungen ergab ein 0, 5% Platin enthaltender Katalysator auf handelsüblicher, nicht mit Säure behandelter, aktivierter Tonerde ein Produkt mit nur 25 Volumprozent aromatischen Verbindungen.Under the same conditions, a catalyst containing 0.5% platinum gave on commercially available activated clay that has not been treated with acid with only 25 percent by volume aromatic compounds.
2. Der im Beispiel 1 genannte Katalysator mit 0, 5 bis 0, 6 Platin auf mit Essigsäure ausgelaugter aktivierter Tonerde wurde unter den unten angegebenen Bedingungen zur Behandlung einer bei 86 bis 185° C siedenden Fraktion eines Erdöls aus Ost-Texas verwendet ; diese Fraktion enthielt 13 oxo aromatische Verbindungen und hatte die Oktanzahl 51 (unverbleit). 2. The catalyst mentioned in Example 1 with 0.5 to 0.6 platinum on activated alumina leached with acetic acid was chosen from among those given below Conditions for treating a fraction of a petroleum boiling at 86 to 185 ° C used from East Texas; this fraction contained 13 oxo aromatic compounds and had an octane rating of 51 (unleaded).
Arbeitsbedingungen
3. Methylcyclopentan wurde zusammen mit einer das Vierfache seines
Molekulargewichtes betragenden Menge Wasserstoff unter den unten angegebenen Bedingungen
über
einen Katalysator, ähnlich dem im Beispiel 2 verwendeten, geführt ; die Ergebnisse
finden sich in der nachstehenden Tabelle (die Werte wurden nach gleichen Arbeitszeiten
nach einer Anlaufzeit bis zur Erzielung unveränderlicher Ergebnisse festgestellt)
:
Die hohen Oktanwerte des so erhaltenen Benzins, wie z. B. im Beispiel 2 erläutert, beruhen nicht allein auf der Umwandlung von im Ansatz enthaltenen Naphthenen zu aromatischen Verbindungen ; offensichtlich finden zur gleichen Zeit andere Reaktionen statt, die zum Teil die hohen Oktanwerte begründen. The high octane values of the gasoline thus obtained, such as B. in the example 2, are not based solely on the conversion of naphthenes contained in the batch to aromatic compounds; obviously find other reactions at the same time which partly explain the high octane values.
Zu diesen Reaktionen könnte die Isomerisierung von normalen Paraffinen zu Verbindungen mit verzweigter Kette gehören. Dies wurde dadurch bestätigt, daß n-Heptan, wenn es mit diesen Katalysatoren unter den beschrieh-enen Bedingungen in Berührung gebracht wurde, verhältnismäßig hohe Ausbeuten an Isoheptanen und nennenswerte Ausbeuten an aromatischen Verbindungen lieferte.The isomerization of normal paraffins could lead to these reactions belong to links with a branched chain. This was confirmed by the fact that n-heptane, if it is used with these catalysts under the conditions described was brought into contact, relatively high yields of isoheptanes and noteworthy Yields of aromatic compounds provided.
5. Mit einem Ansatz, der im allgemeinen dem im Beispiel 1 beschriebenen
gleicht, wurden unter den nachstehend angegebenen Bedingungen und unter Verwendung
eines nach Beispiel 2 der Patentanmeldung H 21822 IVb/12o hergestellten Katalysators
folgende Ausbeuten erzielt : Arbeitsbedingungen
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1045385XA | 1951-05-16 | 1951-05-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1045385B true DE1045385B (en) | 1958-12-04 |
Family
ID=22301009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEH12555A Pending DE1045385B (en) | 1951-05-16 | 1952-05-16 | Process for the aromatization of alkylcyclopentanes in the presence of an alumina-noble metal catalyst |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1045385B (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2479110A (en) * | 1947-11-28 | 1949-08-16 | Universal Oil Prod Co | Process of reforming a gasoline with an alumina-platinum-halogen catalyst |
| DE839936C (en) * | 1950-08-27 | 1952-05-26 | Basf Ag | Process for the dehydrogenation of naphthenic hydrocarbons |
| DE846690C (en) * | 1950-08-27 | 1952-08-14 | Basf Ag | Process for the dehydrogenation of naphthenic hydrocarbons |
-
1952
- 1952-05-16 DE DEH12555A patent/DE1045385B/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| US2479110A (en) * | 1947-11-28 | 1949-08-16 | Universal Oil Prod Co | Process of reforming a gasoline with an alumina-platinum-halogen catalyst |
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| DE846690C (en) * | 1950-08-27 | 1952-08-14 | Basf Ag | Process for the dehydrogenation of naphthenic hydrocarbons |
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