DE1244132B - Verfahren zum katalytischen Hydrolysieren von Carbonylsulfid - Google Patents
Verfahren zum katalytischen Hydrolysieren von CarbonylsulfidInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
COIb
Deutsche Kl.: 12 i - 31/26
Nummer: 1244132
Aktenzeichen: D 41362IV a/12 i
Anmeldetag: 11. April 1963
Auslegetag: 13. Juli 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Carbonylsulfid aus einem Flüssigkeitsstrom
aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen durch katalytische Hydrolyse
des Carbonylsulfids zu Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff in Gegenwart einer besonderen Form von
aktivem Aluminiumoxyd.
Es ist häufig erwünscht, Carbonylsulfid aus flüssigen Gemischen aliphatischer Kohlenwasserstoffe wie
Roherdöl, verflüssigten Naturgasen und anderen aus Petroleum gewonnenen Stoffen zu entfernen. Solche
Substanzen enthalten häufig so große Mengen Carbonylsulfid, daß sie als nutzlos angesehen werden,
wenn das Carbonylsulfid nicht aus der Flüssigkeit beseitigt wird.
Man hat bereits Kohlenwasserstoffdestillate zur Entschwefelung in einem zweistufigen Verfahren behandelt,
wobei in erster Stufe Thiophen- und Mercaptanverbindungen an Bauxit adsorbiert werden
und in zweiter Stufe des Destillat bei Temperaturen von 320 bis 450° C unter Zersetzung restlicher
Schwefelverbindungen zu Schwefelwasserstoff behandelt wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum katalytischen Hydrolysieren von in aliphatischen
Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen enthaltenem Carbonylsulfid in flüssiger Phase, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Carbonylsulfid enthaltende Flüssigkeit mit Wasser und einem Aluminiumoxyd
in Berührung bringt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird COS glatt und mit großer Wirksamkeit in einer Stufe unter
Freisetzung von CO2 und H2S aus den Kohlenwasserstoffen
entfernt.
In Gegenwart des Tonerde-Katalysators hydrolysiert das Carbonylsulfid zu Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff
in gasförmigem Zustand entsprechend der Gleichung
COS + H2O ·
CO2H-H2S
Danach können die gasförmigen Reaktionsprodukte durch Absorption in kaustischen Lösungen
oder mit Hilfe von anderen bekannten Verfahren zur Gasabtrennung entfernt werden.
Die Hydrolyse wird bei Temperaturen durchgeführt, bei welchen sich die aliphatischen Kohlenwasserstoffe
mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen in flüssigem Zustand befinden. Somit läßt sich die Reaktionstemperatur entsprechend dem Siedepunkt der jeweiligen
Trägerflüssigkeit bei Atmosphärendruck variieren. Höhere Temperaturen können verwendet werden,
wenn der Druck so eingestellt wird, daß sich der
Verfahren zum katalytischen Hydrolysieren von
Carbonylsulfid
Carbonylsulfid
Anmelder:
The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,
Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str. 2
Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str. 2
Als Erfinder benannt:
Ludo Karl Frevel, Midland, Mich.;
Leonard Joseph Kressley,
Saginaw, Mich. (V. St. A.)
Ludo Karl Frevel, Midland, Mich.;
Leonard Joseph Kressley,
Saginaw, Mich. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. April 1962 (186 846)
Träger in flüssigem Zustand befindet. Die Reaktion wurde mit gutem Ergebnis bei Atmosphärendruck
durchgeführt, aber es kann erforderlich sein, höhere Drücke anzuwenden, um die reagierenden Stoffe und
Trägerflüssigkeiten in flüssigem Zustand zu halten.
Typische Beispiele aliphatischer Kohlenwasserstoffe, die zu dem Verfahren geeignet sind, sind Butadien,
Butylen, Äthan, Äthylen, Propan und Propylen.
Vorzugsweise wird zur Hydrolyse eine Wassermenge angewendet, die der Carbonylsulfidmenge in
den Kohlenwasserstoffen äquivalent ist. Bei Benutzung kleinerer Wassermengen wird die Menge des
hydrolysierten Carbonylsulfids herabgesetzt, während sich bei Anwendung größerer Mengen Wasser an dem
Katalysator ansetzen kann und dadurch die Hydrolyse von Carbonylsulfid verringert wird. Wenn das
Katalysatorbett periodisch getrocknet wird, können Wassermengen, die über die mit dem Carbonylsulfid
äquimolare Menge hinausgehen, verwendet werden.
Wenn der Katalysator wasserfrei oder nahezu wasfrei ist, erfolgt die Hydrolyse gewöhnlich nicht in
nennenswertem Umfang. Dadurch wird das Einleiten des Verfahrens erschwert, es gibt jedoch zuverlässige
Gegenmittel. So kann damit begonnen werden, das Wasser und die Carbonylsulfid enthaltenden Kohlen-Wasserstoffe
durch ein zunächst trockenes Katalysatorbett zu leiten und das Produkt zu verwerfen, bis
sich genügend Wasser an dem Katalysator angelagert
709 610/500
hat, um die Hydrolyse einzuleiten. Ein weiteres Verfahren besteht darin, das Katalysatorbett mit Wasser
anzufeuchten, ehe der Strom der Wasser und Carbonylsulfid
enthaltenden Kohlenwasserstoffe zugelassen wird, worauf die Hydrolyse sofort beginnt.
Der besonders aktive Aluminiumoxydkatalysator, der zur katalytischen Hydrolyse von Carbonylsulfid
notwendig ist, besteht vorzugsweise aus einer aktiven Aluminiumoxydmasse mit großer Oberfläche (etwa
20 bis 300 oder mehr Quadratmeter je Gramm), welche etwa 1A bis 3 Gewichtsprozent elementares
Natrium oder Kalium enthält. Ein solcher Katalysator kann nach zahlreichen Verfahren hergestellt
werden; es kann z. B. eine wäßrige, Aluminiumsalze enthaltende Lösung mit einer verdünnten, wäßrigen
Alkalilösung, die entweder Natrium oder Kalium enthält, behandelt werden, bis das Aluminiumoxyd ausfällt.
Das gefällte Aluminiumoxydgel kann danach getrocknet und bei Temperaturen von 250 bis etwa
500° C mehrere Stunden geröstet werden, damit eine im wesentlichen vollständige Entwässerung und Aktivierung
gewährleistet ist.
Die Art und Weise, nach der das Carbonylsulfid aus den aliphatischen Kohlenwasserstoffen entfernt
werden kann, hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. die Art und Menge der Kohlenwasserstoffe, der relative
Anteil von Carbonylsulfid in der Trägerflüssigkeit u. a. Im allgemeinen wird die Carbonylsulfid enthaltende
Trägerflüssigkeit durch oder über ein Bett von aktivem Aluminiumoxyd geleitet oder in ein Gefäß,
das dieses enthält, gebracht. Es wurde überraschend gefunden, daß im wesentlichen das gesamte
Carbonylsulfid katalytisch hydrolysiert und aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen
entfernt wird, wenn die Konzentration des Carbonylsulfids 200 Teile pro Million oder weniger beträgt. Auch können die Kohlenwasserstoffe bei
der Carbonylsulfidhydrolyse mit überraschender Wirkung mit einer Geschwindigkeit von etwa 6000
Raumteilen der Flüssigkeit pro Raumteil des Katalysators und Stunde durch oder über den aktiven Tonerdekatalysator
geleitet werden. Nach lang anhaltendem Gebrauch der aktiven Tonerde wurde gefunden,
daß die Lebensdauer des Katalysators unbestimmt ist und seine Reaktionsfähigkeit nicht merklich abnimmt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1
Flüssiges Propylen, das 175 Teile pro Million Carbonylsulfid enthält und mit Wasser gesättigt ist,
wird mit einer Geschwindigkeit von 21 in der Minute durch 110 ml aktiviertes Aluminiumoxyd mit einer
Korngröße von 2,4 mm geleitet, das bei Zimmertemperatur gehalten wird. Nach erfolgter Berührung
wird die Flüssigkeit, die von dem Bett des aktivierten Aluminiumoxyds abfließt, verdampft. Es wurde gefunden,
daß der Dampf keine merklichen Mengen Carbonylsulfid enthält; dagegen wurden in dem abströmenden
Gas äquimolare Mengen Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff nachgewiesen.
Es wird eine v/eitere Bestimmung in genau derselben Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Carbonylsulfid enthaltenden Propylens auf das Vierfache
erhöht wird. Carbonylsulfid wird in dem Abgas in einer Konzentration von etwa 35 Teilen pro
Million nachgewiesen, und in dem ausströmenden Gas werden Mengen von Kohlendioxyd und
Schwefelwasserstoff festgestellt, die dem hydrolysierten Carbonylsulfid äquivalent sind.
Bei Anwendung des gleichen Verfahrens wie im Beispiel 1 können an Stelle von Propylen mit im
wesentlichen gleichen Ergebnissen Butadien, Butylen, Äthan, Äthylen und Propan in flüssigem Zustand
verwendet werden.
Claims (4)
1. Verfahren zum katalytischen Hydrolysieren von in aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2
bis 4 Kohlenstoffatomen enthaltenem Carbonylsulfid in flüssiger Phase, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Cabonylsulfid enthaltende Flüssigkeit mit Wasser und einem aktiven Aluminiumoxyd in Berührung bringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator mit
etwa 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Natrium oder Kalium verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in mindestens äquivalenter
Menge zu der in der Flüssigkeit enthaltenen Menge Carbonylsulfid vorliegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator mit einer
Geschwindigkeit von etwa 6000 Raumteilen Flüssigkeit pro Raumteil Katalysator und Stunde
beaufschlagt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 537 756.
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