DE10055036A1 - Oligomerization of n-olefins by passing a single phase fluid containing the olefins over a bed of a particulate nickel based catalyst in an opposite direction to the force of gravity - Google Patents
Oligomerization of n-olefins by passing a single phase fluid containing the olefins over a bed of a particulate nickel based catalyst in an opposite direction to the force of gravityInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oligomeri sierung von n-Olefinen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen an Nickel- haltigen heterogenen Katalysatoren.The present invention relates to a process for oligomeri sation of n-olefins with 2 to 6 carbon atoms on nickel containing heterogeneous catalysts.
Olefine mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und deren Gemische, ins besondere Olefine mit 4 Kohlenstoffatomen, stehen in großen Mengen sowohl aus FCC-Anlagen als auch aus Steamcrackern zur Ver fügung. Daraus hergestellte Oligomere, insbesondere Octene und Dodecene finden nach Hydroformulierung und nachfolgender Hydrie rung zu den entsprechenden Alkoholen im großen Umfang Verwendung, z. B. zur Herstellung von Weichmachern oder Tensiden.Olefins with 2 to 6 carbon atoms and their mixtures, ins special olefins with 4 carbon atoms are large Quantities from both FCC systems and steam crackers for ver addition. Oligomers produced therefrom, in particular octenes and Dodecenes are found after hydroformulation and subsequent hydration use of the corresponding alcohols on a large scale, z. B. for the production of plasticizers or surfactants.
Die Oligomerisierung von Olefinen wird großtechnisch entweder ho mogen oder heterogen katalysiert durchgeführt. Homogen kataly sierte Verfahren sind z. B. durch A. Chauvel und G. Lefebvre in Petrochemical Processes, Band 1, Editions Technip (1989), S. 183 bis 187, eingehend beschrieben. Bei homogen katalytischen Verfah ren muss man den Katalysator vom Reaktionsgemisch abtrennen. Die ser Abtrennungsschritt verursacht Abfallströme, die aufgrund von Umweltauflagen nochmals aufgearbeitet werden müssen. Schließlich lässt sich der homogene Katalysator nicht regenerieren. Dieser Nachteil besteht dagegen bei heterogen katalysierten Olefinoligo merisierungen nicht, bei denen ein olefinhaltiger Zulauf über das Bett eines heterogenen, d. h. im Reaktionsmedium unlöslichen Ka talysators geleitet wird.The oligomerization of olefins on an industrial scale is either ho mogen or heterogeneously catalyzed. Homogeneous cataly Based procedures are such. B. by A. Chauvel and G. Lefebvre in Petrochemical Processes, Volume 1, Editions Technip (1989), p. 183 to 187, described in detail. With a homogeneous catalytic process Ren you have to separate the catalyst from the reaction mixture. the This separation step causes waste streams that are due to Environmental requirements have to be revised again. Finally the homogeneous catalyst cannot be regenerated. This On the other hand, there is a disadvantage with heterogeneously catalyzed olefin oligo merizations not where an olefin-containing feed via the Bed of a heterogeneous, d. H. Ka insoluble in the reaction medium talysators is headed.
Die Oligomerisierung von niedermolekularen Olefinen wird von ei ner merklichen exothermen Wärmetönung begleitet. Es besteht daher das Erfordernis, die Reaktionswärme abzuführen, um einen unkon trollierten Anstieg der Temperatur zu vermeiden. Zu hohe Tempera turen am Katalysatorbett können zu unerwünschter Bildung höherer Oligomere und Polymere führen. Letztere belegen die aktive Ober fläche des Katalysators und desaktivieren ihn. Je nach Art der Wärmeabfuhr spricht man von einer isothermen oder adiabatischen Reaktionsführung. The oligomerization of low molecular weight olefins is carried out by ei accompanied by a noticeable exothermic heat. It therefore exists the need to remove the heat of reaction to an uncon to avoid controlled temperature rise. Too high tempera Doors on the catalyst bed can lead to undesirable higher formation Lead oligomers and polymers. The latter prove the active waiter surface of the catalyst and deactivate it. Depending on the type of Heat dissipation is called isothermal or adiabatic Reaction.
Unter einer adiabatischen Reaktionsführung wird im technischen Sinne eine Reaktionsführung verstanden, bei der, abgesehen von dem durch natürliche Wärmeleitung und Wärmeabstrahlung vom Reak tor an die Umgebung abgegebenen Teil der Reaktionswärme, die ge samte Reaktionswärme vom Reaktionsgemisch aufgenommen und mit diesem aus dem Reaktor abgeführt wird.Under an adiabatic reaction, the technical Understood a reaction management in which, apart from through natural heat conduction and heat radiation from the reak Tor released to the environment part of the heat of reaction, the ge Whole heat of reaction is absorbed by the reaction mixture and with this is removed from the reactor.
Im Gegensatz dazu wird bei der isothermen Reaktionsführung im technischen Sinne die Abfuhr der Reaktionswärme aus dem Reaktor mittels Kühl- oder Thermostatisiervorrichtungen über das durch natürliche Wärmeleitung oder Wärmeabstrahlung gegebene Maß hinaus gezielt forciert. Dabei wird ein - wenn auch vernachlässigbar kleiner - Teil der Reaktionswärme praktisch unvermeidlich mit dem erwärmten Reaktionsgemisch ausgetragen.In contrast, the isothermal reaction in technical sense, the removal of the heat of reaction from the reactor by means of cooling or thermostatting devices through the given natural heat conduction or heat radiation targeted forcing. This becomes a - if negligible smaller - part of the heat of reaction practically inevitable with the heated reaction mixture discharged.
Isotherm betriebene Reaktoren, beispielsweise wassergekühlte Rohrbündelreaktoren, zeichnen sich durch eine gute Regelbarkeit aus, sind aber apparativ aufwendigerer als adiabatisch betriebene Reaktoren und weisen somit höhere Apparate-Investitionskosten auf.Isothermally operated reactors, for example water-cooled Tube bundle reactors are characterized by good controllability from, but are more expensive in terms of equipment than adiabatically operated ones Reactors and thus have higher equipment investment costs on.
Im Stand der Technik wurden verschiedentlich Verfahren zur Oligo merisierung von Olefinen bei adiabatischer Reaktionsführung be schrieben. So offenbart beispielsweise die WO 99/25668 ein Ver fahren zur Herstellung von im Wesentlichen unverzweigten Octenen und Dodecenen durch Oligomerisierung von 1-Buten und/oder 2-Buten und Butan enthaltenden Kohlenwasserstoffströmen an einem Nickel enthaltenden heterogenen Katalysator. Die älteren Anmeldungen DE 100 15 002.0 und 100 26 906.0 betreffen bestimmte Ausgestaltungen des bekannten Verfahrens. Das Einsatzkohlenwasserstoffgemisch liegt flüssig oder im überkritischen Zustand vor. Es durchströmt den Reaktor von oben nach unten. Die adiabatische Reaktionsfüh rung bringt es mit sich, dass die Temperatur mit welcher das Re aktionsgemisch aus dem Reaktor austritt, wesentlich höher ist als die Temperatur, mit welcher das Einsatzkohlenwasserstoffgemisch in den Reaktor eintritt. Die Eintrittstemperatur kann nicht be liebig niedrig gewählt werden; sie muss ausreichend sein, um die Reaktion am Katalysator zu initiieren. Die dadurch bedingte hohe Austrittstemperatur des Reaktionsgemisches ist insofern problema tisch, als sehr hohe Drücke erforderlich sind, um das Reaktions gemisch bei der Austrittstemperatur einphasig flüssig zu halten, und die Handhabung hocherhitzter Kohlenwasserstoffe unter Sicher heitsaspekten unerwünscht ist.Various processes have been used for oligo in the prior art merization of olefins in an adiabatic reaction wrote. For example, WO 99/25668 discloses a ver drive to the production of essentially unbranched octenes and dodecenes by oligomerization of 1-butene and / or 2-butene and butane-containing hydrocarbon streams on a nickel containing heterogeneous catalyst. The older registrations DE 100 15 002.0 and 100 26 906.0 relate to certain configurations of the known method. The feed hydrocarbon mixture is liquid or in a supercritical state. It flows through the reactor from top to bottom. The adiabatic reaction ent ent that the temperature with which the Re action mixture emerges from the reactor is significantly higher than the temperature at which the feed hydrocarbon mixture enters the reactor. The inlet temperature cannot be be chosen as low as possible; it has to be sufficient to Initiate reaction on the catalyst. The resulting high The outlet temperature of the reaction mixture is problematic table, as very high pressures are required to complete the reaction keep the mixture single-phase liquid at the outlet temperature, and handling of superheated hydrocarbons safely is undesirable.
Die DE 195 35 505 A offenbart unter anderem ein Verfahren zur Oligomerisierung von C3-C12-Olefinen mit sekundärem oder tertiärem C-Atom in einem Siedereaktor. Der Siedereaktor besteht aus einer vom Ausgangsmaterial zu durchströmenden Katalysatorstrecke und ei ner Destillationsstrecke, in der das von der Katalysatorstrecke abströmende Reaktionsgemisch in eine Sumpfphase und in nicht um gesetztes Ausgangsmaterial als Dampfphase aufgetrennt wird. Als Katalysator sind heterogene saure Katalysatoren, wie saure Ionen austauscher, beschrieben. Die Umsetzung am heterogenen Katalysa tor und die Destillation erfolgen ersichtlich räumlich getrennt in unterschiedlichen Bereichen des Siedereaktors.DE 195 35 505 A discloses, inter alia, a process for the oligomerization of C 3 -C 12 olefins with a secondary or tertiary C atom in a boiling reactor. The boiling reactor consists of a catalyst section through which the starting material flows and a distillation section in which the reaction mixture flowing off the catalyst section is separated into a bottom phase and into unconverted starting material as a vapor phase. Heterogeneous acidic catalysts, such as acidic ion exchangers, are described as catalysts. The reaction on the heterogeneous catalyst and the distillation are clearly spatially separated in different areas of the boiling reactor.
Die US 5,190,730 beschreibt ein Verfahren zur Oligomerisierung von C4- und C5-Isoolefinen, wobei diese über einen sauren Ionen austauscher in einem Festbett durchgeführt werden. Der Zulauf tritt oben in den Festbettreaktor ein, und die Reaktionsflüssig keit rieselt als dünner Flüssigkeitsfilm über den Katalysator. Ein Teil der Reaktionsflüssigkeit verdampft aufgrund der Reakti onswärme.US Pat. No. 5,190,730 describes a process for the oligomerization of C 4 and C 5 isoolefins, these being carried out via an acidic ion exchanger in a fixed bed. The feed enters the fixed bed reactor at the top, and the reaction liquid flows as a thin liquid film over the catalyst. Part of the reaction liquid evaporates due to the heat of reaction.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Oligomerisierung von n-Olefinen mit 2 bis 6 Koh lenstoffatomen, das eine Umsetzung bei im Wesentlichen konstanter Temperatur ohne Erfordernis von Kühl- oder Thermostatiervorrich tungen am Reaktor gestattet.The object of the present invention is to provide a Process for the oligomerization of n-olefins with 2 to 6 Koh lenstoffatomen, which is an implementation at essentially constant Temperature without the need for a cooling or thermostatic device Permitted on the reactor.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst,
bei dem man
This object is achieved by a method in which
- a) einen diese Olefine enthaltenden, im Wesentlichen einphasig flüssig vorliegenden Zulauf bereitstellt,a) an essentially single-phase containing these olefins provides liquid supply,
- b) den Zulauf unter im Wesentlichen adiabatischen Bedingungen über ein Bett eines teilchenförmigen Nickel-haltigen Kataly sators leitet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass manb) the feed under essentially adiabatic conditions over a bed of a particulate nickel-containing kataly sators, which is characterized in that one
- c) den Zulauf entgegen der Richtung der Schwerkraft über das Bett des Katalysators leitet und den Druck dabei so wählt, dass der Zulauf infolge der Reaktionswärme unter Bildung ei ner Dampfphase teilweise verdampft und die Dampfphase von der und im Gleichstrom mit der Flüssigphase aus dem Bett des Ka talysators ausgetragen wird.c) the inlet against the direction of gravity over the Conducts the bed of the catalyst and selects the pressure that the feed due to the heat of reaction with formation ner vapor phase partially evaporated and the vapor phase from the and in cocurrent with the liquid phase from the bed of the Ka talysators is held.
Der Zulauf enthält wenigstens ein n-Olefin mit 2 bis 6 Kohlen stoffatomen, sowie vorzugsweise wenigstens ein inertes Lösungs mittel. Der Olefingehalt im Zulauf beträgt vorzugsweise etwa 10 bis 90 Gew.-%, und der Gehalt an Verdünnungsmittel beträgt vor zugsweise etwa 90 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamt masse des Zulaufs. The feed contains at least one n-olefin with 2 to 6 carbons atoms of matter, and preferably at least one inert solution medium. The olefin content in the feed is preferably about 10 to 90 wt .-%, and the content of diluent is before preferably about 90 to 10 wt .-%, each based on the total mass of the inflow.
Vorzugsweise verwendet man als n-Olefine Propen, Butene, Pentene und Hexene, insbesondere 1-Buten, 2-Buten, 1-Penten, 1-Hexen 3-Hexen oder Gemische davon.Propene, butenes, pentenes are preferably used as n-olefins and hexenes, especially 1-butene, 2-butene, 1-pentene, 1-hexene 3-witches or mixtures thereof.
Ganz besonders eignet sich das Verfahren für die Umsetzung von Olefinen, die bereits im Gemisch mit einem inerten Verdünnungs mittel vorliegen. Ein besonders geeigneter C4-Kohlenwasserstoff strom ist das sogenannte Raffinat II, also ein Buten-haltiges Kohlenwasserstoffgemisch, wie es aus dem C4-Schnitt von Crackern nach Abtrennung höher ungesättigter Kohlenwasserstoffe, wie Diolefine, insbesondere 1,3-Butadiene, oder Acetylen und nachfol gender Abtrennung des darin enthaltenen Isobutens, erhalten wird.The process is particularly suitable for the reaction of olefins which are already present in a mixture with an inert diluent. A particularly suitable C 4 hydrocarbon stream is the so-called raffinate II, that is to say a butene-containing hydrocarbon mixture, such as that obtained from the C 4 section of crackers after removal of more unsaturated hydrocarbons, such as diolefins, in particular 1,3-butadienes, or acetylene and subsequent separation of the isobutene contained therein is obtained.
Die C4-Kohlenwasserstoffströme können z. B. in an sich aus der DE 39 14 817 A bekannter Weise von Butadien, schwefelhaltigen und sauerstoffhaltigen Verbindungen, wie Alkoholen, Aldehyden, Keto nen oder Ethern, durch selektive Hydrierung bzw. Adsorption an einem Molekularsieb befreit werden.The C 4 hydrocarbon streams can e.g. B. in a manner known per se from DE 39 14 817 A of butadiene, sulfur-containing and oxygen-containing compounds, such as alcohols, aldehydes, ketones or ethers, by selective hydrogenation or adsorption on a molecular sieve.
Geeignete Verdünnungsmittel sind beispielsweise gesättigte Koh lenwasserstoffe. In der Regel hat das Verdünnungsmittel einen Siedepunkt, der sich maximal um etwa 15°C von dem des zu oligome risierenden Olefins unterscheidet. Insbesondere eignen sich Al kane mit 2 bis 6 Kohlenstoffatome, beispielsweise Ethan, Propan, n-Butan, Isobutan, die isomeren Pentane oder Hexane.Suitable diluents are, for example, saturated Koh bons. Typically, the diluent has one Boiling point, which is a maximum of about 15 ° C from that of the oligome differentiating olefins. Al are particularly suitable kanes with 2 to 6 carbon atoms, for example ethane, propane, n-butane, isobutane, the isomeric pentanes or hexanes.
Unter "Oligomeren" werden hierin Dimere, Trimere und höhere Oli gomere der Einsatzolefine verstanden. Das erfindungsgemäße Ver fahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Dimeren die ser Olefine. Die erhaltenen Oligomere sind im Wesentlichen ein fach ethylenisch ungesättigt."Oligomers" include dimers, trimers and higher oli understood olomers of the feed olefins. The Ver driving is particularly suitable for the production of dimers olefins. The oligomers obtained are essentially one fold ethylenically unsaturated.
Das Bett des Katalysators ist in einem geeigneten Reaktor, vor zugsweise in einem vertikalen rohrförmigen Reaktor angeordnet. Man verwendet vorzugsweise einen Festbettreaktor, in dem der Ka talysator in Form einer Katalysatorschüttung angeordnet ist. Die Querschnittsbelastung wird so gewählt, dass der Katalysator in Ruhe bleibt, also fest angeordnet ist. Ist der Katalysator im Re aktor auf mehreren Festbetten angeordnet, so kann der Zulauf auf geteilt und an mehreren Stellen eingespeist werden.The bed of the catalyst is in a suitable reactor preferably arranged in a vertical tubular reactor. A fixed bed reactor is preferably used, in which the Ka Talysator is arranged in the form of a catalyst bed. The Cross-sectional load is chosen so that the catalyst in Calm remains, so it is firmly arranged. Is the catalyst in the right Actuator arranged on several fixed beds, so the inlet can divided and fed in at several points.
Alternativ kommt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens auch ein Fließbettreaktor in Betracht. Im Fließbettreaktor ist die Querschnittsbelastung über den Lockerungspunkt, d. h. den Punkt der beginnenden Bettausdehnung, erhöht.Alternatively, the method according to the invention is carried out A fluidized bed reactor is also considered. In the fluid bed reactor is the cross-sectional load above the loosening point, i.e. H. the Point of beginning bed expansion, increased.
Im erfindungsgemäßen Verfahren geht man von einem einphasig flüs sig vorliegenden Zulauf aus. Die Oligomerisierung von Olefinen verläuft zwar exotherm, jedoch muss der Zulauf eine solche Tempe ratur aufweisen, dass die Umsetzung beim Kontakt mit dem Kataly sator spontan in Gang kommt. In der Regel ist es daher erforder lich, den auf Reaktionsdruck gebrachten Zulauf vorzuwärmen. Die Temperatur des Zulaufes wird so gewählt, dass der Siedepunkt bei diesem Druck gerade nicht erreicht wird. Beim Kontakt mit dem Ka talysator beginnt die Reaktionsflüssigkeit durch die bei der Oli gomerisierung freigesetzte Wärme zu sieden. Die für die Änderung des Aggregatzustandes nötige Energie wird der Reaktionsflüssig keit entzogen. Die Reaktionstemperatur entspricht der Siedetempe ratur der Reaktionsflüssigkeit. Der Siedepunkt ist druckabhängig, da am Siedepunkt der Druck des Dampfes dem äußeren Druck ent spricht. Eine Druckerhöhung führt zu einem Ansteigen der Siede temperatur, eine Abnahme des Druckes führt zu einem Sinken der Siedetemperatur. Daher lässt sich die Reaktionstemperatur durch Steuerung des Druckes einstellen.In the process according to the invention, a single-phase flow is assumed sig existing inflow. The oligomerization of olefins is exothermic, but the inlet must have such a temperature rature that the implementation on contact with the Kataly sator gets going spontaneously. As a rule, it is therefore necessary Lich to preheat the feed brought to reaction pressure. The The temperature of the feed is chosen so that the boiling point at this pressure is just not reached. When contacting the Ka Talysator starts the reaction liquid through the at the Oli boiling released heat to boil. The one for the change The energy required for the physical state becomes the reaction liquid withdrawn. The reaction temperature corresponds to the boiling point rature of the reaction liquid. The boiling point is pressure dependent, because at the boiling point the pressure of the vapor corresponds to the external pressure speaks. An increase in pressure leads to an increase in the boiling point temperature, a decrease in pressure leads to a decrease in Boiling temperature. The reaction temperature can therefore be determined Set pressure control.
Überraschenderweise ist die Selektivität des Katalysators bezüg lich der gewünschten Oligomere, insbesondere Dimere besser, wenn der Zulauf das Bett des Katalysators von unten nach oben durch stömt als bei umgekehrter Strömungsrichtung.The selectivity of the catalyst is surprisingly related Lich the desired oligomers, especially dimers better if the inlet through the bed of the catalyst from bottom to top flows than in the opposite direction of flow.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter im Wesentlichen adiaba tischen Bedingungen durchgeführt. Darunter wird eine Betriebs weise verstanden, bei der die in einer exothermen Reaktion frei werdende Wärmemenge weitgehend von der Reaktionsmischung im Reak tor aufgenommen und keine Kühlung durch Kühlvorrichtungen ange wandt wird. Es versteht sich von selbst, dass eine rein adiabati sche Reaktionsführung im theoretisch-akademischen Sinne des Be griffs "adiabatisch" technisch nur mit unwirtschaftlich hohem Aufwand bewerkstelligt werden könnte, da ein - wenn auch vernach lässigbar kleiner - Teil der bei der exothermen Reaktion freiwer denden Wärmemenge praktisch durch Wärmeleitung und Wärmeabstrah lung an die Umwelt abgegeben wird. Im technischen Sinne wird des halb unter einer adiabatischen Reaktionsführung oder Betriebs weise eine solche verstanden, bei der, abgesehen von dem durch natürliche Wärmeleitung und Wärmeabstrahlung vom Reaktor an die Umgebung abgegebenen Teil der Reaktionswärme, die gesamte Reakti onswärme vom Reaktionsgemisch aufgenommen und mit diesem aus dem Reaktor abgeführt wird. Synonym zur adiabatischen Reaktionsfüh rung im technischen Sinne wird deshalb auch der Begriff der "qua si-adiabatischen" Reaktionsführung verwendet. Die Maßnahme einer im Wesentlichen adiabatischen Reaktionsführung, wie sie bei der vorliegenden Erfindung angewandt wird, entspricht also einer adiabatischen Reaktionsführung im vorstehend erläuterten techni schen Sinne.The method according to the invention is essentially adiaba conditions. Below that is an operating understood wisely in which the exothermic reaction is free amount of heat largely from the reaction mixture in the reak Tor added and no cooling by cooling devices turns. It goes without saying that a purely adiabati reaction management in the theoretical-academic sense of Be handles "adiabatic" technically only with uneconomically high Effort could be accomplished as a - albeit neglected loosely smaller - part of the free in the exothermic reaction the amount of heat practically through heat conduction and heat radiation is released to the environment. In a technical sense, the half under an adiabatic reaction or operation wise understood such a, apart from that by natural heat conduction and heat radiation from the reactor to the Environment released part of the heat of reaction, the total reacti onswärme absorbed by the reaction mixture and with this from the Reactor is discharged. Synonymous with adiabatic response In the technical sense, the term "qua si-adiabatic "reaction control used. The measure of a essentially adiabatic reaction, as in the applied the present invention, corresponds to one Adiabatic reaction control in the techni explained above senses.
Das Verfahren wird so geführt, dass zumindest ein geringer Teil der Reaktionsflüssigkeit während der Umsetzung verdampft, ande rerseits eine vollständige Verdampfung der Reaktionsflüssigkeit vermieden wird. Neben der Steuerung des Drucks kann dies insbe sondere durch eine Steuerung der Querschnittsbelastung des Kata lysators und/oder eine Variation der Zusammensetzung des olefin haltigen Zulaufs erreicht werden. So kann man durch Mitverwendung inerter Verdünnungsmittel die Konzentration der Olefine im Zulauf verringern und so die maximal zu erwartende Wärmetönung begren zen.The procedure is carried out so that at least a small part the reaction liquid evaporates during the reaction, others complete evaporation of the reaction liquid is avoided. In addition to controlling the pressure, this can in particular especially by controlling the cross-sectional load of the kata analyzer and / or a variation in the composition of the olefin containing inflow can be achieved. So you can by sharing inert diluent the concentration of olefins in the feed reduce and thus limit the maximum expected heat Zen.
Wenn das Verdünnungsmittel die am niedrigsten siedende Komponente ist, wird es während der Umsetzung bevorzugt verdampft. Durch Mitverwendung einer hinreichend großen Menge an Verdünnungsmittel kann eine vollständige Verdampfung der Reaktionsflüssigkeit ver mieden werden. Die Wärmetönung und demzufolge der während der Um setzung verdampfte Anteil der Reaktionsflüssigkeit können außer dem durch Variation der Querschnittsbelastung des Katalysatorbet tes beeinflusst werden, wobei eine Erhöhung der Querschnittsbela stung im Allgemeinen zu einer größeren exothermen Wärmetönung führt.If the diluent is the lowest boiling component is, it is preferably evaporated during the reaction. By Use a sufficiently large amount of diluent can complete evaporation of the reaction liquid ver be avoided. The warming tone and consequently that during the order Vaporized portion of the reaction liquid can set by varying the cross-sectional load of the catalyst bed tes are influenced, with an increase in cross-sectional load generally exothermic heat leads.
Die Oligomerisierungsreaktion findet vorzugsweise bei 30 bis 280°C und insbesondere bei 30 bis 140°C und ganz besonders bevorzugt bei 40 bis 130°C statt. Die korrespondierenden Drücke liegen in der Regel im Bereich von 5 bis 70 bar, insbesondere 8 bis 30 bar und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 bar.The oligomerization reaction preferably takes place at 30 to 280 ° C and in particular at 30 to 140 ° C and very particularly preferred at 40 to 130 ° C instead. The corresponding pressures are in usually in the range of 5 to 70 bar, in particular 8 to 30 bar and very particularly preferably in the range from 10 to 20 bar.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise so geführt, ins besondere durch geeignete Wahl der Querschnittsbelastung und/oder der Zusammensetzung des Zulaufs, dass die Konzentration an Oligo meren in der das Bett des Katalysators verlassenden Flüssigphase im Bereich von etwa 5 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise etwa 10 bis 50 Gew.-% und insbesondere etwa 15 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Flüssigphase, liegt. Eine zu hohe Oligomerenkonzentration wirkt sich nachteilig auf die Selektivität aus, bei zu niedrigen Oligo merenkonzentrationen wird das Verfahren unwirtschaftlich.The method according to the invention is preferably carried out in in particular through a suitable choice of the cross-sectional load and / or the composition of the feed that the concentration of oligo in the liquid phase leaving the bed of the catalyst in the range of about 5 to 80% by weight, preferably about 10 to 50 wt .-% and in particular about 15 to 25 wt .-%, based on the Liquid phase. Too high an oligomer concentration works adversely affect the selectivity, if the oligo is too low the process becomes uneconomical.
Nach dem Verlassen des Betts des Katalysators werden die gebilde ten Oligomere in an sich bekannter Weise von den nicht umgesetz ten Olefinen und dem inerten Verdünnungsmittel abgetrennt. Die Auftrennung der Oligomere erfolgt nach an sich bekannten Verfah ren, z. B. durch fraktionierte Destillation. After leaving the catalyst bed, the structures are formed ten oligomers in a manner known per se from the unreacted ten olefins and the inert diluent separated. The The oligomers are separated by a method known per se ren, e.g. B. by fractional distillation.
Der von den gebildeten Oligomeren befreite Reaktionsaustrag, der im Wesentlichen aus nicht umgesetzten Olefinen sowie inertem Ver dünnungsmittel besteht, kann ganz oder teilweise vor das Bett des Katalysators zurückgeführt werden. Da der rückgeführte Strom ge genüber dem primären Einsatzgemisch olefinabgereichert ist, lässt sich durch eine Variation der rückgeführten Menge die Zusammen setzung des Zulaufs steuern.The reaction discharge freed from the oligomers formed, the essentially from unreacted olefins and inert ver there is some or all of the fertilizer in front of the bed of the Catalyst are recycled. Since the returned current is ge is olefin-depleted compared to the primary feed mixture by varying the quantity returned control the inflow.
Als Katalysatoren kommen allgemein an sich bekannte, eine geringe Verzweigung bewirkende Nickel enthaltende Katalysatoren in Be tracht, wie sie z. B. von O'Connor et al in Catalysis Today, 6, 329 (1990), insbesondere auf den Seiten 336-338 und in den in DE-43 39 713 A zum Stand der Technik zitierten Literaturstellen beschrieben sind, so dass auf die dort angegebenen Fundstellen ausdrücklich Bezug genommen wird.As catalysts, there are generally known ones, a small one Branching nickel-containing catalysts in Be garb as they z. B. by O'Connor et al in Catalysis Today, 6, 329 (1990), particularly on pages 336-338 and in the DE-43 39 713 A references cited from the prior art are described, so that to the sites found there explicit reference is made.
Beispielhaft sind als solche Nickel enthaltenden Oligomerisie
rungskatalysatoren - in denen das Nickel in der Regel in oxidi
scher Form vorliegt - zu nennen:
Examples of such nickel-containing oligomerization catalysts - in which the nickel is usually present in oxidic form - are:
- - Nickel auf Siliciumdioxid,- nickel on silicon dioxide,
- - Nickel auf Siliciumdioxid-Aluminiumoxid,- nickel on silica-alumina,
- - Nickel auf Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Schichtsilikaten, wie Glimmer und Tonerden, insbesondere Montmorillonite,- Nickel on silica-alumina layered silicates, such as Mica and clays, especially montmorillonite,
- - Nickel auf Zeolith-Trägern, wie Mordenit, Faujasit, Zeolith X, Zeolith Y, Zeolith ZSM-5 oder andere Zeolithe vom ZSM-Typ, Zeolithe mit MCM-41 Struktur oder CZS-1 Struktur,- Nickel on zeolite supports, such as mordenite, faujasite, zeolite X, zeolite Y, zeolite ZSM-5 or other zeolites of the ZSM type, Zeolites with MCM-41 structure or CZS-1 structure,
- - Nickel auf Aluminiumoxid, gegebenenfalls zusammen mit Anionen vor allem anorganischer Säure, wie Schwefel-, Phosphor-, Bor säure,- Nickel on aluminum oxide, optionally together with anions especially inorganic acid, such as sulfur, phosphorus, boron acid,
- - Nickel auf Zirkoniumoxid, das mit Säuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Borsäure behandelt ist,- nickel on zirconium oxide, which is mixed with acids such as sulfuric acid, Phosphoric acid or boric acid is treated,
- - NiO/ZrO2/SO4/SiO2-Systeme,- NiO / ZrO 2 / SO 4 / SiO 2 systems,
- - Nickel auf sulfatiertem Titandioxid.- Nickel on sulfated titanium dioxide.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens verwendet man die in der DE 43 39 713 beschriebenen Kata lysatoren. Die dort beschriebenen Katalysatoren bestehen in ihrer katalytisch aktiven Masse im Wesentlichen, d. h. ohne Berücksich tigung von Verunreinigungen, die durch Ausgangs- oder Prozessche mikalien bei der Katalysatorherstellung eingeschleppt werden, aus Nickeloxid, Siliciumdioxid, Titanoxid und/oder Zirkonium dioxid sowie gegebenenfalls Aluminiumoxid mit einem Gehalt an Nic keloxid von 10 bis 70 Gew.-%, 5 bis 30 Gew.-% Titanoxid und/oder Zirkoniumdioxid, 0 bis 20 Gew.-% Aluminiumoxid und als Rest bis zu 100 Gew.-% Siliciumdioxid und sind durch Fällung der Katalysa tormasse bei pH 5 bis 9 durch Zugabe einer Nickelnitrat enthal tenden wässrigen Lösung zu einer Alkaliwasserglaslösung, die Ti tandioxid und/oder Zirkoniumdioxid enthält, Filtrieren, Trocknen und Tempern bei 350 bis 650°C, erhältlich.According to a preferred embodiment of the Ver driving one uses the kata described in DE 43 39 713 catalysts. The catalysts described there consist in their essentially catalytically active mass, d. H. without consideration contamination caused by initial or process checks chemicals are brought in during catalyst production, made of nickel oxide, silicon dioxide, titanium oxide and / or zirconium dioxide and optionally aluminum oxide containing Nic keloxide from 10 to 70 wt .-%, 5 to 30 wt .-% titanium oxide and / or Zirconium dioxide, 0 to 20 wt .-% aluminum oxide and the rest of to 100 wt .-% silicon dioxide and are by precipitation of the catalyst Contain door mass at pH 5 to 9 by adding a nickel nitrate tending aqueous solution to an alkali water glass solution, the Ti contains tandioxide and / or zirconium dioxide, filtering, drying and annealing at 350 to 650 ° C, available.
In einer ganz bevorzugten Ausführungsform besteht der Katalysator aus etwa 50 Gew.-% Nickeloxid, etwa 13 Gew.-% Titandioxid, etwa 34 Gew.-% Siliciumdioxid und etwa 3 Gew.-% Aluminiumoxid.In a very preferred embodiment, the catalyst is present from about 50% by weight of nickel oxide, about 13% by weight of titanium dioxide, about 34 wt% silica and about 3 wt% alumina.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verfahrens verwendet man für die Oligomerisierung einen Ka talysator, bei dem man Aluminiumoxid mit einer Nickelverbindung, wie Nickelnitrat, und einer Schwefelverbindung, wie Ammoniumsul fat oder Schwefelsäure, beaufschlagt, und zwar gleichzeitig oder zuerst mit der Nickelverbindung und danach mit der Schwefelver bindung, und den so erhaltenen Katalysator anschließend trocknet und calciniert, wobei man auf diese Weise im fertigen Katalysator ein molares Verhältnis von Schwefel zu Nickel von 0,25 : 1 bis 0,38 : 1 einstellt.According to a further preferred embodiment of the fiction According to the method, a Ka is used for the oligomerization analyzer, in which aluminum oxide with a nickel compound, such as nickel nitrate, and a sulfur compound such as ammonium sul fat or sulfuric acid, acted on simultaneously or first with the nickel compound and then with the sulfur compound bond, and then drying the catalyst thus obtained and calcined, in this way in the finished catalyst a molar ratio of sulfur to nickel of 0.25: 1 to 0.38: 1.
Die erfindungsgemäß verwendeten Ni-Katalysatoren werden, wie oben erwähnt, vorzugsweise in einem Festbett angeordnet und haben des halb vorzugsweise stückige Form: z. B. Tabletten (5 mm × 5 mm, 5 mm × 3 mm, 3 mm × 3 mm), Ringe (7 mm × 7 mm × 3 mm, 5 mm × 5 mm × 2 mm, 5 mm × 2 mm × 2 mm) oder Stränge bzw. Sternenstränge (1,5 mm-Durchmesser, 3 mm-Durchmesser, 5 mm-Durchmesser). Die vorstehenden Größenangaben und Formkörpertypen sind lediglich beispielhaft und stellen keine Einschränkung der vorliegenden Er findung dar.The Ni catalysts used according to the invention are as above mentioned, preferably arranged in a fixed bed and have the semi preferably lumpy shape: z. B. tablets (5 mm × 5 mm, 5 mm × 3 mm, 3 mm × 3 mm), rings (7 mm × 7 mm × 3 mm, 5 mm × 5 mm × 2 mm, 5 mm × 2 mm × 2 mm) or strands or star strands (1.5 mm diameter, 3 mm diameter, 5 mm diameter). The The above sizes and molded body types are only exemplary and do not limit the present Er invention.
In den folgenden Beispielen wird das erfindungsgemäße Verfahren näher veranschaulicht.The process according to the invention is described in the following examples illustrated in more detail.
Eingesetzt wurde ein Raffinat II mit folgender Zusammensetzung:
i-Butan: 2 Gew.-%
n-Butan: 10 Gew.-%
i-Buten: 2 Gew.-%
1-Buten: 32 Gew.-%
trans 2-Buten: 37 Gew.-%
cis 2-Buten: 17 Gew.-%.
A raffinate II with the following composition was used:
i-butane: 2% by weight
n-butane: 10% by weight
i-butene: 2% by weight
1-butene: 32% by weight
trans 2-butene: 37% by weight
cis 2-butene: 17% by weight.
Als Katalysator I diente ein Material, das gemäß DE 43 39 713 A in Form von Tabletten mit 5 mm × 5 mm hergestellt war. Die Zusam mensetzung in Gew.-% der Aktivkomponenten betrug: 50% NiO, 13% TiO2, 34% SiO2 und 3% Al2O3.A material that was produced according to DE 43 39 713 A in the form of tablets with 5 mm × 5 mm served as catalyst I. The composition in% by weight of the active components was: 50% NiO, 13% TiO 2 , 34% SiO 2 and 3% Al 2 O 3 .
Als Katalysator II diente dasselbe Material, aber in Form von Sternsträngen mit einem Querschnitt von 3 mm.The same material was used as catalyst II, but in the form of Star strands with a cross section of 3 mm.
Der Katalysator wurde entweder von unten nach oben (Sumpffahr weise) oder von oben nach unten (Rieselfahrweise) durchströmt. Der Reaktionsaustrag wurde gaschromatographisch analysiert.The catalyst was either from the bottom up (swamp risk flows) or from top to bottom (trickle mode). The reaction discharge was analyzed by gas chromatography.
Der Oligomerisierung wurde in einem Laborreaktor mit einem Innen durchmesser von 6 mm und einer Länge von 1500 mm im geraden Durchgang durchgeführt. Eingesetzt wurde das auf 80°C vorerwärmte Raffinat II und der Katalysator I (Einfüllmenge: 27,5 g). Weitere Versuchsparameter und die Ergebnisse der Versuche sind in der Ta belle 1 zusammengestellt. Bei dem angegebenen Druck führte die freiwerdende Reaktionswärme zur teilweisen Verdampfung des Reak tionsgemisches unter Bildung von Gasblasen.The oligomerization was carried out in a laboratory reactor with an inside diameter of 6 mm and a length of 1500 mm in a straight line Run performed. The preheated to 80 ° C was used Raffinate II and catalyst I (filling quantity: 27.5 g). Further Test parameters and the results of the tests are in Ta belle 1 compiled. At the specified pressure, the released heat of reaction for partial evaporation of the reak tion mixture with formation of gas bubbles.
Der Oligomerisierung wurde in einem Laborreaktor mit einem Innen durchmesser von 6 mm und einer Länge von 1500 mm im geraden Durchgang durchgeführt. Eingesetzt wurde das auf 80°C vorerwärmte Raffinat II und der Katalysator II (Einfüllmenge: 6,5 g). Weitere Versuchsparameter und die Ergebnisse der Versuche sind in der Ta belle 2 zusammengestellt. Bei dem angegebenen Druck führte die freiwerdende Reaktionswärme zur teilweisen Verdampfung des Reak tionsgemisches unter Bildung von Gasblasen.The oligomerization was carried out in a laboratory reactor with an inside diameter of 6 mm and a length of 1500 mm in a straight line Run performed. The preheated to 80 ° C was used Raffinate II and Catalyst II (filling quantity: 6.5 g). Further Test parameters and the results of the tests are in Ta belle 2 compiled. At the specified pressure, the released heat of reaction for partial evaporation of the reak tion mixture with formation of gas bubbles.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Sumpffahrweise zu besseren Selek tivitäten führt als die Rieselfahrweise.The results show that the swamp way of doing better Selek activities than the trickle mode.
Claims (7)
- a) einen diese Olefine enthaltenden, im Wesentlichen einpha sig flüssig vorliegenden Zulauf bereitstellt,
- b) den Zulauf unter im Wesentlichen adiabatischen Bedingun gen über ein Bett eines teilchenförmigen Nickel-haltigen Katalysators leitet, dadurch gekennzeichnet, dass man
- c) den Zulauf entgegen der Richtung der Schwerkraft über das Bett des Katalysators leitet und den Druck dabei so wählt, dass der Zulauf infolge der Reaktionswärme unter Bildung einer Dampfphase teilweise verdampft und die Dampfphase von der und im Gleichstrom mit der Flüssig phase aus dem Bett des Katalysators ausgetragen wird.
- a) provides an essentially monophase liquid feed containing these olefins,
- b) conducts the feed under essentially adiabatic conditions over a bed of a particulate nickel-containing catalyst, characterized in that
- c) conducts the inlet against the direction of gravity over the bed of the catalyst and selects the pressure so that the inlet partially evaporates due to the heat of reaction to form a vapor phase and the vapor phase of and in cocurrent with the liquid phase from the bed of Catalyst is discharged.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10055036A DE10055036A1 (en) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | Oligomerization of n-olefins by passing a single phase fluid containing the olefins over a bed of a particulate nickel based catalyst in an opposite direction to the force of gravity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10055036A DE10055036A1 (en) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | Oligomerization of n-olefins by passing a single phase fluid containing the olefins over a bed of a particulate nickel based catalyst in an opposite direction to the force of gravity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10055036A1 true DE10055036A1 (en) | 2002-05-08 |
Family
ID=7662354
Family Applications (1)
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| DE10055036A Withdrawn DE10055036A1 (en) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | Oligomerization of n-olefins by passing a single phase fluid containing the olefins over a bed of a particulate nickel based catalyst in an opposite direction to the force of gravity |
Country Status (1)
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| DE (1) | DE10055036A1 (en) |
-
2000
- 2000-11-07 DE DE10055036A patent/DE10055036A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8130 | Withdrawal |