DE1242191B - Process for the preparation of catalysts containing alumina and fluorine - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
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Deutsche Kl.: 12 g -11/64 German class: 12 g - 11/64
Nummer: 1 242 191Number: 1 242 191
Aktenzeichen: B 67459IV a/12 gFile number: B 67459IV a / 12 g
Anmeldetag: 29. Mai 1962 Filing date: May 29, 1962
Auslegetag: 15. Juni 1967Open date: June 15, 1967
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Katalysatoren, die aus Aluminiumoxyd, Fluor und einem hydrierenden Metall bestehen und sich für die "Umwandlung von Kohlenwasserstoffen eignen.The invention relates to the production of catalysts made from aluminum oxide, fluorine and consist of a hydrogenating metal and are suitable for the "conversion of hydrocarbons.
Katalysatoren, die ein anorganisches Oxyd, Fluor und ein hydrierendes Metall enthalten, sind bekanntBeispielsweise sind Katalysatoren aus Platin, Aluminiumoxyd und gebundenem Halogen als Katalysatoren für die Reformierung von Erdölnaphthas wohlbekannt. Die Halogenmenge kann 0,1 bis 8 Gewichtsprozent betragen, jedoch übersteigt die Menge in der Praxis selten 1 Gewichtsprozent. Diese Katalysatoren eignen sich auch für die Isomerisation von Kohlenwasserstoffen bei verhältnismäßig hohen Temperaturen, und nach einer Veröffentlichung enthält der Katalysator Aluminiumoxyd, ein Metall der Platingruppe, 2,0 bis 5,0 Gewichtsprozent gebundenes Fluor und weniger als 0,075 Gewichtsprozent gebundenes Chlor.Catalysts containing an inorganic oxide, fluorine and a hydrogenating metal are known, for example are catalysts made of platinum, aluminum oxide and bound halogen as catalysts for the reforming of petroleum naphthas is well known. The amount of halogen can be 0.1 to 8 percent by weight but in practice the amount rarely exceeds 1% by weight. These catalysts are suitable also for the isomerization of hydrocarbons at relatively high temperatures, and According to one publication, the catalyst contains aluminum oxide, a platinum group metal, 2.0 to 5.0 weight percent combined fluorine and less than 0.075 weight percent combined chlorine.
Die Einführung von Fluor in eine oxydische Katalysatormasse erfolgt dabei nach dem Stand der Technik durch eine Behandlung entweder mit Fluorwasserstoff oder mit Fluor enthaltenden Verbindungen unter Bedingungen, bei denen sich Fluorwasserstoff bilden kann. Insbesondere ist dabei die Verwendung von organischen Fluorverbindungen in Gegenwart von Wasserstoff, d.h. "unter reduzierenden Bedingungen bekannt.The introduction of fluorine into an oxidic catalyst mass is carried out according to the state of the art Technique by treatment with either hydrogen fluoride or fluorine-containing compounds under conditions in which hydrogen fluoride can form. In particular, it is the use of organic fluorine compounds in the presence of hydrogen, i.e. "under reducing conditions known.
" Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxyd, Fluor und ein hydrierendes Metall der VI. Nebengruppe und VIII. Gruppe enthaltenden Kohlenwasserstoff-Umwandlungskatalysatoren, durch Halogenierung von aktiviertem Aluminiumoxyd mit Halogen enthaltenden organischen Verbindungen unter wasserfreien Bedingungen bei erhöhten Temperaturen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man unter nichtreduzierenden Bedingungen bei Temperaturen von 300 bis 5000C und Kontaktzeiten von 5 Minuten bis 24 Stunden mit gasförmigen Fluorverbindungen arbeitet, die der folgenden allgemeinen Formel entsprechen:"The subject of the invention is a process for the production of aluminum oxide, fluorine and a hydrogenating metal of the VI. Subgroup and VIII. Group containing hydrocarbon conversion catalysts, by halogenation of activated aluminum oxide with halogen-containing organic compounds under anhydrous conditions at elevated temperatures is characterized in that one works under non-reducing conditions at temperatures of 300 to 500 0 C and contact times of 5 minutes to 24 hours with gaseous fluorine compounds which correspond to the following general formula:
Y —X —FY-X-F
I γI. γ
wobei X Kohlenstoff oder Schwefel und Y Fluor oder Wasserstoff bedeutet, und daß man dabei das Fluor in Mengen von 1,2 · 10~4 bis 3,4 · 10~4 g/m2 Oberfläche in den Katalysator einführt.wherein X is carbon or sulfur and Y is fluorine or hydrogen, and in that it introduces the fluorine in amounts of 1.2 x 10 ~ 4 to 3.4 x 10 ~ 4 g / m 2 surface in the catalyst.
Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxyd
und Fluor enthaltenden KatalysatorenProcess for the production of aluminum oxide
and fluorine-containing catalysts
Anmelder:Applicant:
The British Petroleum Company Limited, LondonThe British Petroleum Company Limited, London
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. A. ν. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer und Dr. J. F. Fues,
Patentanwälte, Köln 1, DeichmannhausDr.-Ing. A. ν. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer and Dr. JF Fues,
Patent attorneys, Cologne 1, Deichmannhaus
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
John Norman Haresnape,John Norman Haresnape,
Anthony George Goble, Sunbury-on-Thames,Anthony George Goble, Sunbury-on-Thames,
Middlesex (Großbritannien)Middlesex (UK)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 7. Juni 1961 (20 525)Great Britain 7 June 1961 (20 525)
Das beanspruchte neue Verfahren unterscheidet sich von dem Stand der Technik unter anderem dadurch wesentlich, daß hier mit Fluorverbindungen unter nichtreduzierenden Bedingungen gearbeitet wird, d.h. unter Bedingungen, bei denen sich kein Fluorwasserstoff bildet. Dieses Vorgehen hat für die Praxis erhebliche Vorteile, weil hierdurch die bekannte Korrosionswirkung des Fluorwasserstoffs ausgeschaltet wird. Gleichwohl gelingt es, beträchtliche Mengen Fluor in den Katalysator einzuführen und dabei Katalysatoren herzustellen, die den bekannten Katalysatoren nicht nur gleichwertig, sondern sogar in ihrer Wirkung noch überlegen sind.The claimed new method differs from the prior art in this among other things it is essential that fluorine compounds are used under non-reducing conditions, i.e. under conditions in which no hydrogen fluoride is formed. This procedure has for practice considerable advantages because this eliminates the known corrosive effects of hydrogen fluoride will. Nevertheless, it is possible to introduce considerable amounts of fluorine into the catalyst and thereby Produce catalysts that are not only equivalent to the known catalysts, but even in their Effect are still superior.
Zu den Verbindungen der vorstehend genannten allgemeinen Formel gehören Tetrafluorkohlenstoff, Fluoroform, Methylenfluorid und die entsprechenden Schwefelverbindungen, wobei Tetrafluorkohlenstoff bevorzugt wird. Tetrafluorkohlenstoff ist eine äußerst stabile Verbindung und erscheint auf den ersten Blick nicht als ohne weiteres geeignet zur Herstellung von fluorhaltigen Katalysatoren. Trotzdem erwies er sich als geeignet und weist Vorteile gegenüber anderen fluorierenden Verbindungen auf. Im Vergleich zu Fluorwasserstoff beispielsweise ist er nicht korro-The compounds of the above general formula include carbon tetrafluoride, Fluoroform, methylene fluoride and the corresponding sulfur compounds, with carbon tetrafluoride is preferred. Tetrafluorocarbon is an extremely stable compound and appears at first glance not as readily suitable for the preparation of fluorine-containing catalysts. Still, he proved himself as suitable and has advantages over other fluorinating compounds. Compared to For example, hydrogen fluoride is not corrosive
709 590/286709 590/286
3 43 4
dierend, leichter zu handhaben, leicht in der Dampf- also vorzugsweise Al2O3 mit großer Oberfläche,ding, easier to handle, easy in the steam - so preferably Al 2 O 3 with a large surface,
phase anwendbar, wirkt weniger schädigend auf beispielsweise mit einer Oberfläche von wenigstensphase applicable, has a less damaging effect on, for example, a surface of at least
Aluminiumoxyd ein und eignet sich besser zur Her- 300 m2/g, insbesondere von wenigstens 400 ma/g, ge-Aluminum oxide and is more suitable for producing 300 m 2 / g, in particular at least 400 m a / g,
stellung von Katalysatoren mit hohem Fluorgehalt. messen durch Stickstoffadsorption nach der BET-production of catalysts with a high fluorine content. measure by nitrogen adsorption according to the BET
Im Vergleich zu Alkylfluoriden von höherer C-Zahl, 5 Methode. Mit solchen Oxyden wird ein bevorzugterCompared to alkyl fluorides of higher carbon number, 5 method. With such oxides, a preferred one becomes
beispielsweise tertiärem Butylfluorid, ist während der Fluorgehalt von wenigstens 5,0 Gewichtsprozent undfor example tertiary butyl fluoride, while the fluorine content is at least 5.0 percent by weight and
Fluorierung mit der Bildung geringerer Kohle- oder unter Umständen von mehr als 8,0 GewichtsprozentFluorination with the formation of less carbon or possibly more than 8.0 percent by weight
Kohlcnwasserstoffablagerungen auf dem Katalysator erzielt. Tm allgemeinen beträgt die Fluormenge imCarbon hydrogen deposits achieved on the catalyst. In general, the amount of fluorine is im
zu rechnen. Katalysator 1 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen aufto be expected. Catalyst 1 to 15 percent by weight, based on
Die Behandlung der anorganischen Oxyde mit der io Gesamtkatalysator, je nach der Oberfläche der alsThe treatment of the inorganic oxides with the io total catalyst, depending on the surface of the as
Fluorverbindung wird unter nichtreduzierenden Be- Katalysatorträger geeigneten Oxyde. Fluorine compound is used under non-reducing catalyst support suitable oxides.
dingungen_ vorgenommen. NacrT einer zweckmäßigen Auch andere anorganischen Oxyde können unterconditions_ made. NacrT an appropriate Also other inorganic oxides can under
Methode wird ein Strom der Dämpfe allein oder in den obengenannten Bedingungen halogenierbar sein,Method, a stream of vapors will be halogenable alone or in the above conditions,
Mischung mit einem Inertgas, z.B. Stickstoff, oder in sofern sie eindeutig die gewünschten physikalischenMixing with an inert gas, e.g. nitrogen, or in so far as it is clearly the desired physical
Mischung mit einem sauerstoffhaltigen Gas, z.B. Luft, is Eigenschaften aufweisen, die für einen KatalysatorMixture with an oxygen-containing gas, e.g. air, has properties that are suitable for a catalyst
über das Aluminiumoxyd geleitet. Die Dämpfe können zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen erforder-passed over the aluminum oxide. The vapors can be required for the conversion of hydrocarbons.
im Kreislauf geführt werden, und zwar zweckmäßig lieh sind. Beispielsweise feuerfeste Oxyde aus denare circulated, and are appropriately borrowed. For example, refractory oxides from the
so lange, bis das gesamte Fluorid verbraucht ist. Auf Gruppen III bis V des Periodischen Systems, wie dieuntil all the fluoride is used up. On groups III to V of the periodic table, like the
diese Weise hat man eine genaue Kontrolle über die Oxyde von Bor, Silicium, Titan oder Zirkon. Gegebe-in this way one has precise control over the oxides of boron, silicon, titanium or zirconium. Given
vom Katalysator aufgenommene Fluormenge. 20 nenfalls können auch Gemische von zwei oder mehrAmount of fluorine absorbed by the catalyst. Mixtures of two or more can also be used
Die Temperatur, Berührungszeit und verwendete anorganischen Oxyden verwendet werden, wobei manThe temperature, contact time and inorganic oxides used are used, being one
Menge der Fluorverbindung beeinflussen die vom solche bevorzugt, die einen größeren Anteil anAmount of the fluorine compound affect the preferred by those which have a larger proportion of
Katalysator aufgenommene Fluormenge, wobei eine Aluminiumoxyd enthalten.Catalyst absorbed amount of fluorine, one containing aluminum oxide.
Erhöhung jedes dieser Faktoren die aufgenommene Der Katalysator enthält ein hydrierendes Metall, Menge erhöht. Die Temperaturen liegen im Bereich 35 das aus den Gruppen VIa und VIII des Periodischen von 300 bis 5000C, insbesondere von 350 bis 45O0C, Systems gewählt werden kann. Vorzugsweise wird ein und die Behandlungszeit beträgt 5 Minuten bis Metall der Platingruppe verwendet, das in einer 24 Stunden, insbesondere 10 Minuten bis 10 Stunden. Menge von 0,01 bis 5,0 Gewichtsprozent, vorzugsweise Im allgemeinen werden bei kürzeren Behandlungs- von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtzeiten höhere Temperaturen angewendet und um- 30 katalysator, anwesend sein kann. Von den Metallen gekehrt. Die aufgenommene Menge darf nicht so der Platingruppe werden Platin und Palladium bevorhoch sein, daß die Oxydstruktur zerstört wird, er- zugt. Jedoch können auch Chrom, Molybdän, Wolf ram, kennbar am Röntgenstrahlenbeugungsbild, oder fest- Eisen, Kobalt oder Nickel allein oder zu mehreren stellbare Mengen freien Fluorids oder flüchtiger und vorzugsweise in Form des Oxyds oder Sulfids Komplexe aus hydrierendem Metall und Fluor gebildet 35 und in Mengen von 0,5 bis 30 Gewichtsprozent Metall, werden. Es wird angenommen, daß die Fluor- bezogen auf Gesamtkatalysator, verwendet werden. Verbindung mit den Oberflächengruppen des Oxyds Beispielsweise kann der Katalysator 5 bis 40 Gewichtsuntcr Verlust eines Sauerstoffatoms reagiert. So ist prozent Molybdänoxyd (ausgedrückt als MoO3) mit beispielsweise Kohlendioxyd ein Produkt der Reaktion, oder ohne 1 bis 10 Gewichtsprozent eines Metalloxyds und in gewissen Fällen kann auch Wasser abgegeben 40 der Eisengruppe (ausgedrückt als zweiwertiges Oxyd), werden. insbesondere Kobaltoxyd, enthalten.Each of these factors increases the amount absorbed. The catalyst contains a hydrogenating metal, amount increased. The temperatures are in the range 35 selected from Groups VIa and VIII of the Periodic of 300 to 500 0 C, in particular from 350 to 45O 0 C, the system can be selected. Preferably, one and the treatment time is 5 minutes to the platinum group metal used in a 24 hours, particularly 10 minutes to 10 hours. Amount from 0.01 to 5.0 percent by weight, preferably. In general, for shorter treatment periods of 0.1 to 2 percent by weight, based on the total times, higher temperatures are used and the catalyst can be present. Swept from the metals. The amount absorbed must not be so high that the platinum group is too high for platinum and palladium to destroy the oxide structure. However, chromium, molybdenum, tungsten, recognizable by the X-ray diffraction pattern, or solid iron, cobalt or nickel alone or in several adjustable amounts of free fluoride or volatile and preferably in the form of the oxide or sulfide complexes of hydrogenating metal and fluorine can be formed 35 and in Amounts from 0.5 to 30 weight percent metal. It is assumed that the fluorine based on total catalyst are used. Linkage with the surface groups of the oxide For example, the catalyst can react 5 to 40 weight loss of one oxygen atom. Percent molybdenum oxide (expressed as MoO 3 ) is a product of the reaction with carbon dioxide, for example, or without 1 to 10 percent by weight of a metal oxide and in certain cases water can also be given off from the iron group (expressed as divalent oxide). in particular cobalt oxide.
Es wird angenommen, daß die Fluormenge, die Wenn der Katalysator ein hydrierendes Metall entaufgenommen werden kann, ohne die Oxydstruktur hält, wird dieses vorzugsweise vor der Behandlung zu verändern oder weitere Verbindungen an der mit der Fluorverbindung in das halogenierbare an-Oberiläche zu bilden, von der spezifischen Oberfläche 45 organische Oxyd eingearbeitet, da hierdurch normalerabhängt. Sie liegt bei 1,2 · 10~4 bis 3,4 · 10~4 g/m2. weise Katalysatoren von höherer Aktivität erhalten Zur maximalen Fluorierung der verfügbaren Ober- werden. Gegebenenfalls kann das Oxyd, das das fiächengruppen liegt die Fluormenge in der Größen- hydrierende Metall enthält, vor der Behandlung mit Ordnung von 3,4 · 10~\ beispielsweise bei 3,0 bis der Fluorverbindung getrocknet und/oder calciniert 3,4 · 10~4 g/m2. Die Schwankung ist auf mögliche 50 werden.It is believed that the amount of fluorine that can be absorbed by the catalyst from a hydrogenating metal without maintaining the oxide structure is preferred to change this prior to treatment or to form further compounds on the surface with the fluorine compound in the halogenatable surface the specific surface 45 organic oxide incorporated, as this normally depends. It is 1.2 x 10 ~ 4 to 3.4 x 10 ~ 4 g / m 2. wise catalysts of higher activity obtained To maximize fluorination of the available surface. If necessary, the oxide containing the surface group is the amount of fluorine in the hydrogenating metal size, before the treatment with an order of 3.4 · 10 -4, for example 3.0 to the fluorine compound dried and / or calcined 3.4 · 10 ~ 4 g / m 2 . The fluctuation is on a possible 50.
geringe Unterschiede in der Menge der Oberflächen- Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können insmall differences in the amount of surface The catalysts according to the invention can be used in
gruppen pro Flächeneinheit zwischen in verschiedener Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen,groups per unit area between in different processes for the conversion of hydrocarbons,
Weise hergestellten Aluminiumoxyden zurückzuführen. insbesondere von Erdölkohlenwasserstoffen, bei denenWay produced aluminum oxides. especially of petroleum hydrocarbons, where
Eine über 3,4 · 10-" g/m2 Oberfläche hinausgehende Katalysatoren von hoher Acidität erforderlich sind,Catalysts of high acidity which go beyond 3.4 · 10- "g / m 2 surface are required,
Fluormenge hat zur Folge, daß Umsetzung mit dem 55 verwendet werden.The amount of fluorine means that reaction with the 55 will be used.
Aluminiumoxyd selbst stattfindet oder daß das Fluor . I1 Alumina itself takes place or that the fluorine. I 1
nicht ausreichend am Katalysator festgehalten wird. Beispiel 1is not held sufficiently on the catalyst. example 1
Diese höheren Mengen werden daher vorzugsweise Zwei 10-cm3-Proben eines handelsüblichen Kataly-These higher amounts are therefore preferably two 10 cm 3 samples of a commercially available catalyst
vermieden. sators, der aus Platin auf Aluminiumoxyd als Trägeravoided. sators, made of platinum on aluminum oxide as a carrier
Die Fluorierung bis zu der oben angegebenen Grenze 60 bestand, 0,58 Gewichtsprozent Platin und 0,81 Geführt nur zu geringer oder keiner Verkleinerung der wichtsprozent Chlor enthielt und eine durch Stickstoff-Oberfläche, beispielsweise um nicht mehr als 10 %» adsorption nach der BET-Methode gemessene Oberaber ein Fluorüberschuß hat eine stärkere Oberflächen- fläche von 354 m2/g hatte, wurden in stehende Reakverkleinerung zur Folge. Zweckmäßig beträgt daher toren gegeben, die bei 3500C gehalten und 1 Stunde der Unterschied zwischen der Oberfläche des ur- 65 mit trockenem Stickstoff gespült wurden, der mit sprünglichen Aluminiumoxyds und der Oberfläche des 100 cms/Minute durchströmte. Sie wurden dann 10 fluorierten Aluminiumoxyds nicht mehr als 10%. bzw. 90 Minuten mit trockenem Tetrafluorkohlenstoff Zur Erzielung hoher Fluorgehalte verwendet man (CF4) in Gasform behandelt und abschließend eineThe fluorination up to the limit 60 given above consisted of 0.58 percent by weight of platinum and 0.81 percent of the weight percent chlorine contained only little or no reduction and a nitrogen surface, for example by no more than 10% adsorption according to the BET -Method measured above but an excess of fluorine has a larger surface area of 354 m 2 / g, resulted in a standing reac reduction. Suitably, is therefore given factors which are kept at 350 0 C and 1 hour, the difference between the surface of the originally were purged with dry nitrogen 65 which flowed through with sprünglichen aluminum oxide and the surface of 100 cm s / minute. They then became 10 fluorinated alumina not more than 10%. and 90 minutes with dry carbon tetrafluoride To achieve high fluorine contents is used (CF 4) treated in a gaseous form, and finally a
weitere Stunde mit trockenem Stickstoff gespült. Eine dritte Probe des handelsüblichen Katalysators wurde bei 350°C mit einem Stickstoffstrom behandelt, der (bei Raumtemperatur) mit tertiärem Butylfluorid gesättigt worden war, bis derFluorierungsgrad der gleiche war wie bei der Probe 2. Nach Abkühlen in Stickstoff ergab eine Analyse der erhaltenen Katalysatoren folgende Werte:flushed with dry nitrogen for a further hour. A third sample of the commercial catalyst was made treated at 350 ° C. with a stream of nitrogen which (at room temperature) is saturated with tertiary butyl fluoride until the degree of fluorination was the same as Sample 2. After cooling in nitrogen An analysis of the catalysts obtained resulted in the following values:
Kohlenstoffgehalt GewichtsprozentCarbon content Weight percent
Fluorgehalt GewichtsprozentFluorine content Weight percent
Probe 1: 10 Minuten bei 3500C, CF4-Menge 60 cm3/ Minute Sample 1: 10 minutes at 350 ° C., CF 4 amount 60 cm 3 / minute
Probe 2: 90 Minuten bei 3500C, CF4-Menge 20 cm8/ Minute Sample 2: 90 minutes at 350 ° C., CF 4 quantity 20 cm 8 / minute
Probe 3: 20 Minuten bei 3500C, Überleiten von mit tert. Butylfluorid gesättigtem N8 in einer Menge von 40 cms/Minute Sample 3: 20 minutes at 350 ° C., passing over with tert. Butyl fluoride saturated N 8 at a rate of 40 cm s / minute
1,1
2,11.1
2.1
9,09.0
<0,01
<0,01<0.01
<0.01
3,63.6
2,0 5,22.0 5.2
5,05.0
Aus den Tabellen werten ist der mit steigender Behandlungszeit ansteigende Fluorgehalt sowie der Vorteil der Verwendung von Tetrafluorkohlenstoff gegenüber tertiärem Butylfluorid in bezug auf Vermeidung von Kohlenstoffablagerungen ersichtlich.The values from the tables show the fluorine content, which increases with the treatment time, as well as the Advantage of using carbon tetrafluoride over tertiary butyl fluoride in terms of avoidance visible from carbon deposits.
Aus Beispiel 1 ist der Fluorierungsgrad ersichtlich, der bei 3500C unter Verwendung von CF1 erzielbar ist. Nachstehend wird die geregelte Fluorierung einer größeren Katalysatorprobe bei 35O0C unter Kreislaufbedingungen veranschaulicht.Example 1 shows the degree of fluorination which can be achieved at 350 ° C. using CF 1 . Hereinafter, the controlled fluorination is illustrated a larger sample of the catalyst at 35O 0 C under circulation conditions.
500 cm3 des im Beispiel 1 verwendeten handelsüblichen Platin-Aluminiumoxyd-Katalysators wurden in einen stehenden Reaktor eingesetzt und mit trockenem Stickstoff bei 3 54 0C und einem Druck von 8 kg/cm2 gespült, bis der Wassergehalt des Kreislaufstickstoffs unter 10 Teilen pro Million lag. Der Druck der Anlage wurde dann mit Tetrafluorkohlenstoff auf 9,3 kg/cm2 erhöht. Die Gase wurden 10 Stunden im Kreislauf geführt. Der CF4-Gehalt von Gasproben, die nach verschieden langer Behandlungszeit genommen wurden, ist nachstehend angegeben und läßt erkennen, in welchem Maße das Fluoriermittel verao braucht worden ist.500 cm 3 of the commercially available platinum-aluminum oxide catalyst used in Example 1 were placed in an upright reactor and flushed with dry nitrogen at 354 ° C. and a pressure of 8 kg / cm 2 until the water content of the circulating nitrogen was below 10 parts per million lay. The pressure of the plant was then increased to 9.3 kg / cm 2 with carbon tetrafluoride. The gases were circulated for 10 hours. The CF 4 content of gas samples taken after treatment times of different lengths is given below and shows the extent to which the fluorinating agent has been consumed.
CF,-Gehalt
Probenahme nach Molprozent CF, content
Sampling according to mole percent
0 Stunden —0 hours -
0,5 Stunden 3,70.5 hours 3.7
as 1 Stunde 2,0as 1 hour 2.0
2 Stunden 1,82 hours 1.8
5 Stunden 1,15 hours 1.1
10 Stunden 0,310 hours 0.3
Der Fluorgehalt des Katalysators betrug nach der Behandlung 6,3 Gewichtsprozent.The fluorine content of the catalyst after the treatment was 6.3 percent by weight.
Die Fluorierungsgeschwindigkeit hängt insbesondere von der Temperatur ab. In diesem Beispiel wird eine bei 4500C durchgeführte Behandlung mit CF4 beschrieben (Probe 4). Wie aus den folgenden Werten ersichtlich ist, wurde im Vergleich zu der bei 3500C durchgeführten Behandlung (Probe 2) ein höherer Fluorgehalt mit nur einem Drittel der CF4-Menge erhalten. The rate of fluorination depends in particular on the temperature. In this example, a treatment with CF 4 carried out at 450 ° C. is described (sample 4). As can be seen from the following values, a higher fluorine content with only one third of the amount of CF 4 was obtained in comparison to the treatment carried out at 350 ° C. (sample 2).
gehaltsalary
GewichtsprozentWeight percent
gehaltsalary
GewichtsprozentWeight percent
42
4th
bei 3500C mit 20 cm3 CF4 pro Minute
Behandlung von 10 cm3 Katalysator für 30 Minuten
bei 4500C mit 20 cm3 CF4 pro MinuteTreatment of 10 cm 3 of catalyst for 90 minutes
at 350 ° C. with 20 cm 3 of CF 4 per minute
Treatment of 10 cm 3 of catalyst for 30 minutes
at 450 ° C. with 20 cm 3 of CF 4 per minute
0,020.01
0.02
7,65.2
7.6
Selbst bei der verhältnismäßig hohen Behandlungstemperatur von 4500C wurde durch die Fluorierung mit CF4 die Struktur des ursprünglichen Katalysators nicht zerstört. Beispielsweise wurden keine aluminium- oder platinhaltigen flüchtigen Stoffe erhalten, und das behandelte Material hatte gemäß Röntgenanalyse noch die Struktur von ^-Aluminiumoxyd. Es konnten keine kristallinen Platin- oder Aluminiumfluoridstrukturen festgestellt werden.Even at the relatively high treatment temperature of 450 ° C., the structure of the original catalyst was not destroyed by the fluorination with CF 4. For example, no volatile substances containing aluminum or platinum were obtained, and the treated material still had the structure of ^ -aluminium oxide according to X-ray analysis. No crystalline platinum or aluminum fluoride structures could be found.
Ein Katalysator, der hergestellt worden war, indem ein trockener Luftstrom (2 Volumen) und Tetrafluorkohlenstoff (3 Volumen) bei 550° C in einer Menge von 100 cm3/Minute 10 Minuten übergeleitet worden war, hatte bei der Isomerisation keine Aktivität. Dies ss deutet auf eine mögliche Schädigung des Katalysators hin.A catalyst prepared by passing a stream of dry air (2 volumes) and tetrafluorocarbon (3 volumes) at 550 ° C in an amount of 100 cm 3 / minute for 10 minutes had no isomerization activity. This ss indicates the catalyst to a possible injury.
Beschrieben wird die Herstellung einer größeren Katalysatormenge bei der höheren Behandlungstemperatur von 4500C.The production of a larger amount of catalyst at the higher treatment temperature of 450 ° C. is described.
200 cm3 eines handelsüblichen Katalysators, der aus Platin auf Aluminiumoxyd bestand, 0,58 Gewichtsprozent Platin und 0,81 Gewichtsprozent Chlor enthielt und eine durch Stickstoffadsorption nach der BET-Methode gemessene Oberfläche von 354 ma/g hatte, wurde 1 Stunde bei 4560C mit trockenem Stickstoff, der mit 12 l/Stunde durchgeführt wurde, gespült. Anschließend wurde der Katalysator V2 Stunde200 cm 3 of a commercially available catalyst, which consisted of platinum on aluminum oxide, contained 0.58 percent by weight of platinum and 0.81 percent by weight of chlorine and had a surface area of 354 m a / g, measured by nitrogen adsorption according to the BET method, was 1 hour at 456 0 C with dry nitrogen, which was carried out at 12 l / hour, flushed. The catalyst was then V for 2 hours
7 87 8
mit trockenem CF4 behandelt, der mit 12 l/Stunde Die nach der BET-Methode gemessenen OberflächenTreated with dry CF 4 , which with 12 l / hour The surfaces measured by the BET method
durchströmte. Abschließend wurde der Katalysator der fluorierten Katalysatoren unterschieden sich nurflowed through. In conclusion, the catalyst was only different from the fluorinated catalysts
eine weitere Stunde mit Stickstoff gespült und dann wenig, wenn überhaupt, von der Oberfläche des un-flushed with nitrogen for another hour and then little, if at all, of the surface of the un-
in Stickstoff abgekühlt. behandelten Katalysators, ein Zeichen für die Ober-cooled in nitrogen. treated catalyst, a sign of the upper
Der Fluorgehalt des behandelten Katalysators betrug 5 flächenfluorierung. Tn diesem Fall schien der Fluo-The fluorine content of the treated catalyst was 5 surface fluorination. In this case the fluo-
9,3 Gewichtsprozent, seine Oberfläche 322 m.2/g, ge- rierungsgrad sich jedoch einer Grenze zu nähern. Dies9.3 percent by weight, its surface area 322 m 2 / g, but the degree of gelling is approaching a limit. this
messen durch Stickstoffadsorption nach der BET- bestätigte ein weiterer Versuch, bei dem drei getrenntemeasure by nitrogen adsorption according to the BET-confirmed another experiment in which three separate
Methode. 100-cm3-Proben des ursprünglichen Platin-Aluminium-Method. 100 cm 3 samples of the original platinum aluminum
Beispiel 5 oxyd-Katalysators mit 100 (1 Volumen), 200 (2 VoIu-Example 5 oxide catalyst with 100 (1 volume), 200 (2 Volu-
ίο men) bzw. 400 cm3 (4 Volumen) einer HF-Lösungίο men) or 400 cm 3 (4 volumes) of an HF solution
In diesem Beispiel wird die Fluorierung mit Tetra- einer Konzentration von 4 Gewichtsprozent behandeltIn this example, the fluorination is treated with Tetra at a concentration of 4 percent by weight
fluorkohlenstoff nach dem Verfahren gemäß der Er- wurden. Es ist ersichtlich, daß ein Grenzwert vonfluorocarbon by the method according to the invention. It can be seen that a limit of
findung mit der Fluorierung mit wäßrigem Fluor- 6,1 Gewichtsprozent Fluor erreicht wurde,discovery with the fluorination with aqueous fluorine - 6.1 percent by weight of fluorine was achieved,
wasserstoff verglichen. ■ Fluorgehalt descompared to hydrogen. ■ Fluorine content of the
70cm3eincshandelsüblichenPlatin-Aluminiumoxyd- 15 Volumen der 4U/Oigen Katalysators70cm 3 of a commercially available platinum-alumina volume of the 4 U / O catalyst
Katalysators, der 0,58 Gewichtsprozent Platin und . HF-Lösung GewichtsprozentCatalyst containing 0.58 weight percent platinum and. HF solution percent by weight
0,8 Gewichtsprozent Chlor enthielt, wurden 1 Stunde 100 cm3 4,6Containing 0.8 percent by weight of chlorine, 100 cm 3 were 4.6 for 1 hour
bei 5000C mit trockenem Stickstoff gespült und dann 2OO cm3 6,1flushed at 500 0 C with dry nitrogen and then 2OO cm 3 6.1
in sieben Teile von je 10cm3 geteilt. Jeder Teil wurde für 400 cm3 61divided into seven parts of 10cm 3 each. Each part was for 400 cm 3 61
verschieden lange Zeit von 0 bis 80 Minuten bei 4500C 20 . 'different lengths of time from 0 to 80 minutes at 450 0 C 20. '
mit trockenen CF4-Dämpferi behandelt, die mit einer Aufeinanderfolgende Imprägnierungen mit HF-Geschwindigkeit von 50 cm3/Minute durchgeführt Lösung ergaben unter den angewendeten Behandlungswurden. Die folgenden Fluorierungsgrade wurden bedingungen nur einen sehr geringen weiteren Anstieg festgestellt: des Fluorgehalts. Vielmehr traten unter diesen Um-Treated with dry CF 4 dampers, which were carried out with successive impregnations at HF speed of 50 cm 3 / minute, gave solution among the treatments used. The following degrees of fluorination were found to have very little further increase under conditions: the fluorine content. Rather, under these circumstances
Fluorgehalt des 25 ständen starke Katalysatorschädigungen ein, die zuThe fluorine content of the 2 5 would result in severe damage to the catalyst
Zeit1 der Behnndlune mit CF Katalysators erheblicher Verkleinerung der Oberfläche und Platin-Time 1 of Behnndlune with CF catalyst considerable reduction of the surface and platinum
' Λ Gewichtsprozent kristallitbildung führten.' Λ percent by weight led to crystallite formation.
Die überlegene Wirkung eines erfindungsgemäß mitThe superior effect of an inventively using
0 Minuten 0 CF4 hergestellten Katalysators gegen einen mit HF0 minutes 0 CF 4 prepared catalyst against one with HF
5 Minuten 2 4 3° nergesteHten Katalysator wird aus folgendem Ver-5 minutes 2 4 3 ° ner g este H th catalyst is of the following encryption
' gleich ersichtlich:'immediately apparent:
10 Minuten 3,0 Tr ... , v . 10 minutes 3.0 Tr ..., v .
Herstellung des Katalysators APreparation of the catalyst A
20 Minuten 6,0 65 g dneg feinkömjgen handelsüblichen Platin-20 minutes 6.0 65 g thin fine-grain commercially available platinum
30 Minuten 8,0 35 .Aluminiumoxyd-Gemisches mit einem Gehalt von30 minutes 8.0 35 .Aluminum oxide mixture with a content of
0,58 Gewichtsprozent Platin und 0,81 Gewichtsprozent0.58 percent by weight platinum and 0.81 percent by weight
40 Minuten 9,0 Chlor sowie einer Oberfläche von 440 m2/g werden40 minutes 9.0 chlorine and a surface area of 440 m 2 / g
80 Minuten 10 3 "1^ 100 ml einer 5°/oigen wäßrigen Fluorwasserstoff-80 minutes 10 3 " 1 ^ 100 ml of a 5% aqueous hydrogen fluoride
' Säurelösung bei 00C für den Zeitraum von 30 Minuten'Acid solution at 0 0 C for a period of 30 minutes
40 imprägniert. Das Gemisch wird dann bei 12O0C für40 impregnated. The mixture is then at 12O 0 C for
Die nach der BET-Methode gemessenen Ober- den Zeitraum von 4 Stunden getrocknet. Der Fluorflächen
der fluorierten Katalysatoren wichen sämtlich gehalt des Katalysators beträgt 6 Gewichtsprozent,
um nicht mehr als 10% von den Oberflächen des rT „ , „ , η The measured by the BET method over the period of 4 hours dried. The fluorine surfaces of the fluorinated catalysts gave way to all the content of the catalyst is 6 percent by weight,
by no more than 10% of the surfaces of the rT ",", η
iinbchandelten Katalysators (440m2/g) ab, ein Zeichen, Herstellung des Katalysators BEnclosed catalyst (440m 2 / g) from, a sign, production of catalyst B
daß die Fluorierung im wesentlichen eine Oberflächen- 45 Das gleiche Platin-Aluminiumoxyd-Gemisch, wie erscheinung war. bei der Herstellung des Katalysators A verwendet,that the fluorination is essentially a surface 45 The same platinum-alumina mixture as appearance was. used in the manufacture of catalyst A,
In einem anderen Versuch wurde eine weitere wird durch Behandeln mit trockenem Tetrafluor-Charge des ursprünglichen Platin-Aluminiumoxyd- kohlenstoffgas bei einer Fließgeschwindigkeit von Katalysators bei 5000C mit trockenem Stickstoff be- 150 ml/Minute für 20 Minuten bei einer Anfangshandelt, worauf 10-cm3-Proben jeweils V2 Stunde bei 50 reaktionstemperatur von 44O0C fluoriert. Der Fluor-O0C mit der gleichen Menge HF-Lösungen unter- . gehalt des Katalysators beträgt danach 5,0 Gewichtsschiedlicher Konzentration von 0,5 bis 5 Gewichts- prozent.In another experiment, a further one was carried out by treating with dry tetrafluorine charge of the original platinum-aluminum oxide carbon gas at a flow rate of catalyst at 500 ° C. with dry nitrogen at 150 ml / minute for 20 minutes at an initial rate, whereupon 10- cm 3 samples each V 2 hours at a reaction temperature of 440 0 C fluorinated. The fluorine-O 0 C with the same amount of HF solutions under-. The content of the catalyst is then 5.0 weight different concentrations from 0.5 to 5 weight percent.
prozent behandelt wurden. Nach Filtration, Trocknen Anteile beider Katalysatoren werden anschließendpercent were treated. After filtration, drying portions of both catalysts are then used
bei 12O0C und lstündigem Erhitzen auf 5000C in in einem Strom von trockenem Stickstoff einmal für strömendem Stickstoff wurden folgende Fluorierungs- 55 den Zeitraum von 10 Minuten und einmal für den grade festgestellt: Fluorgehalt des Zeitraum von 60 Minuten bei 5000C weiter calciniert.at 12O 0 C and lstündigem heating at 500 0 C in a stream of dry nitrogen once for moving nitrogen following fluorination were 55 detected the period of 10 minutes and once for the grade: fluorine content of the period of 60 minutes at 500 0 C more calcined.
Katalysators Jeder der so hergestellten Katalysatoren wird dannCatalyst Each of the catalysts so prepared is then
Konzentration der HF-Lösung Gewichtsprozent bezüglich seiner Isomerierungs- und Krackaktivität inConcentration of the HF solution in percent by weight with respect to its isomerization and cracking activity
einem hydrokatalytischen Verfahren getestet, wobei 0,5 Gewichtsprozent 0,9 60 unter den folgenden Verfahrensbedingungen gearbeitettested a hydrocatalytic process, with 0.5 weight percent 0.9 60 worked under the following process conditions
1 Gewichtsprozent 1,61 weight percent 1.6
2 Gewichtsprozent 2,5 Ausgangsmaterial n-Hexan/Wasserstoff2 weight percent 2.5 starting material n-hexane / hydrogen
,„..,. , „ „ Temperature 300, "..,. , "" Temperature 300
3 Gewichtsprozent 4,0 653 percent by weight 4.0 65
Druck NormaldruckPressure normal pressure
4 Gewichtsprozent 5,3 „ ,.,...4 percent by weight 5.3 ",., ...
Raumgeschwindigkeit,Space velocity,
5 Gewichtsprozent 6,0 V/V/Std 0,55 percent by weight 6.0 v / v / hr 0.5
ίοίο
Die beobachteten Werte bei Katalysatoren und Verfahrensergebnissen sind in der folgenden Tabelle angegeben:The observed values for catalysts and process results are in the table below specified:
10 I 60 I 10 6010 I 60 I 10 60
Katalysator Fluorgehalt, Gewichtsprozent Catalyst fluorine content, percent by weight
Wasserstoff, Gewichtsprozent Hydrogen, weight percent
Oberfläche, ma/g Surface area, m a / g
VerfahrensergebnisseProcedural results
Gesamtumwandlung, Gewichtsprozent Total conversion, weight percent
Hydrokracken (Anfall von C6- und niedrigeren Kohlenwasserstoffen) Hydrocracking (accumulation of C 6 and lower hydrocarbons)
Isomerisierung (Anfall an Ce-Isoparaffinen,
Gewichtsprozent) Isomerization (accumulation of C e -isoparaffins,
Weight percent)
Selektivität für die Isomerisation (Gesamtisomere der Gesamtumwandlung) Selectivity for isomerization (total isomers of total conversion)
5,8
0,25
3935.8
0.25
393
76,776.7
7,67.6
69,169.1
90,190.1
5,2 0,19 4185.2 0.19 418
74,574.5
4,24.2
70,370.3
94,494.4
5,0 0,12 4145.0 0.12 414
78,2 14,7 63,5 81,278.2 14.7 63.5 81.2
Aus derTabelle ist ersichtlich, daß der Katalysator B, der dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Her- as Stellung entspricht, Werte liefert, die dem Katalysator A nicht nur vergleichbar sind, sondern teilweise sogar erheblich dar überliegen. Zusätzlich ist dabei zu berücksichtigen, daß dieser Katalysator B in seinem Fluorgehalt nicht unbeträchtlich unter dem entsprechenden Wert des Katalysators A liegt.From the table it can be seen that the catalyst B, which the process according to the invention in Her- as Position corresponds, provides values that are not only comparable to catalyst A, but in some cases even considerably superior to it. In addition, it must be taken into account that this catalyst B in its fluorine content is not insignificantly below the corresponding value of catalyst A.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB2052561A GB956684A (en) | 1961-06-07 | 1961-06-07 | Improvements relating to the preparation of catalysts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1242191B true DE1242191B (en) | 1967-06-15 |
Family
ID=10147314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1962B0067459 Pending DE1242191B (en) | 1961-06-07 | 1962-05-29 | Process for the preparation of catalysts containing alumina and fluorine |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1242191B (en) |
| FR (1) | FR1324197A (en) |
| GB (1) | GB956684A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1271683B (en) * | 1961-11-29 | 1968-07-04 | British Petroleum Co | Process for the production of fluorine-containing catalysts for the isomerization of alpha-monoolefinic hydrocarbons |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1080916A (en) * | 1953-06-03 | 1954-12-14 | Universal Oil Prod Co | |
| FR1174768A (en) * | 1957-05-03 | 1959-03-16 | Cie Francaise Procedes Houdry | Isomerization of normal-butane and normal-pentane |
| DE1194378B (en) | 1960-09-07 | 1965-06-10 | British Petroleum Co | Process for the preparation of catalysts containing aluminum oxide and chlorine for carrying out reactions of the Friedel-Crafts type |
-
1961
- 1961-06-07 GB GB2052561A patent/GB956684A/en not_active Expired
-
1962
- 1962-05-29 DE DE1962B0067459 patent/DE1242191B/en active Pending
- 1962-06-05 FR FR899822A patent/FR1324197A/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR1080916A (en) * | 1953-06-03 | 1954-12-14 | Universal Oil Prod Co | |
| FR1174768A (en) * | 1957-05-03 | 1959-03-16 | Cie Francaise Procedes Houdry | Isomerization of normal-butane and normal-pentane |
| DE1194378B (en) | 1960-09-07 | 1965-06-10 | British Petroleum Co | Process for the preparation of catalysts containing aluminum oxide and chlorine for carrying out reactions of the Friedel-Crafts type |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1271683B (en) * | 1961-11-29 | 1968-07-04 | British Petroleum Co | Process for the production of fluorine-containing catalysts for the isomerization of alpha-monoolefinic hydrocarbons |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR1324197A (en) | 1963-04-12 |
| GB956684A (en) | 1964-04-29 |
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