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DE19640026A1 - Verfahren zur Herstellung von Propen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Propen

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Publication number
DE19640026A1
DE19640026A1 DE19640026A DE19640026A DE19640026A1 DE 19640026 A1 DE19640026 A1 DE 19640026A1 DE 19640026 A DE19640026 A DE 19640026A DE 19640026 A DE19640026 A DE 19640026A DE 19640026 A1 DE19640026 A1 DE 19640026A1
Authority
DE
Germany
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butene
propene
pentene
ethene
metathesis catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19640026A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Dr Schwab
Arthur Dr Hoehn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
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Priority to DE59700957T priority patent/DE59700957D1/de
Priority to EP97116716A priority patent/EP0832867B1/de
Priority to ES97116716T priority patent/ES2142649T3/es
Priority to TW086114075A priority patent/TW413671B/zh
Priority to CA002215426A priority patent/CA2215426A1/en
Priority to MXPA/A/1997/007364A priority patent/MXPA97007364A/xx
Priority to CN97121426A priority patent/CN1083411C/zh
Priority to JP9263896A priority patent/JPH10182506A/ja
Publication of DE19640026A1 publication Critical patent/DE19640026A1/de
Priority to US09/283,201 priority patent/US6271430B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/141Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column where at least one distillation column contains at least one dividing wall
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02Alkenes
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C2523/32Manganese, technetium or rhenium
    • C07C2523/36Rhenium
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Propen durch Me­ tathese von Olefinen.
Die Olefinmetathese (Disproportionierung) beschreibt in ihrer einfachsten Form die reversible, metallkatalysierte Umalkylidenierung von Olefinen durch Bruch und Neuformierung von C=C-Doppelbindungen. Dabei werden bei­ spielsweise Olefine der Formeln R¹-CH=CH-R² und R³-CH=CH-R⁴ rever­ sibel umgesetzt zu Olefinen der Formeln R¹-CH=CH-R³ und R²-CH=CH-R⁴. Bei der Metathese acyclischer Olefine unterscheidet man zwischen Selbstmetathese, bei der ein Olefin in ein Gemisch zweier Olefine unter­ schiedlicher molarer Massen übergeht, und Kreuz- oder Co-Metathese, bei der zwei unterschiedliche Olefine reagieren. Ein Beispiel für eine Selbst­ metathese ist die Umsetzung von zwei Molekülen Propen zu Ethen und 2-Buten, wie sie beispielsweise nach dem Phillips-Triolefin-Verfahren ausge­ führt wird, siehe Hydrocarbon Processing, Band 46, Nr. 11, November 1967, S. 232. Ein Beispiel für eine Kreuz-Metathese ist die Umsetzung von Propen und 1-Buten zu Ethen und 2-Penten. Ist einer der Reaktionspartner Ethen, so spricht man üblicherweise von einer Ethenolyse.
Die Metathesereaktionen erfolgen in Gegenwart von Katalysatoren. Hierzu eignen sich prinzipiell homogene und heterogene Übergangsmetallverbindun­ gen, insbesondere solche der VI bis VIII Nebengruppe des Periodensystems der Elemente, wie auch homogene und heterogene Katalysatorsysteme, in de­ nen diese Verbindungen enthalten sind.
Aus DE-A-19 40 433 ist die Metathese von 1-Buten mit 2-Buten zu Propen und 2-Penten bekannt, wobei Re₂O₇/Al₂O₃ als Katalysator verwendet wird. Das gebildete 2-Penten wird weiter umgesetzt mit Natriumhydrid auf Kali­ umcarbonat und Ethen zu Heptenen.
Die Methathese von 1-Buten und 2-Buten zu Propen und 2-Penten wird in K. L. Anderson, T. D. Brown, Hydrocarbon Processing, Band 55, Nr. 8, Au­ gust 1978, S. 119-122 als Nebenreaktion bei der Synthese von Isoamylen auf­ geführt.
Aus EP-A-0 304 515 ist ein Metatheseverfahren zur Umsetzung von 1-Buten mit 2-Buten zu Propen und Pentenen bekannt, das in einer Reaktivdestilla­ tionsvorrichtung mit Re₂O₇/Al₂O₃ als Katalysator ausgeführt wird.
Aus US 3 526 676 ist die Metathese von 1-Buten mit 2-Buten zu Propen und Penten bekannt. Sie wird an MoO₃ und CoO auf Al₂O₃ durchgeführt.
Aus US 3 785 957 ist ein Verfahren zur Herstellung von Treibstoff mit ho­ her Octanzahl bekannt. Dabei wird ein olefinischer Treibstoff mit Ethylen disproportioniert, der Austrag aufgetrennt in einen Propylenstrom, einen Bu­ tenstrom, einen C₅- oder C5-6-Olefinstrom und einen C6+- oder C7+-Treib­ stoffstrom. Der C₅- oder C5-6-Olefinstrom wird mit Ethen an einem WO₃/SiO₂-Festbettkatalysator disproportioniert, um Propylen und Butene zu erhalten. Das erhaltene Propylen wird disproportioniert zu Ethylen und Bute­ nen und die Butene werden mit Isobutan alkyliert.
Aus US 3 767 565 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Octanzahl von Treibstoff bekannt, wobei ein C₅-Schnitt eines olefinischen Treibstoff mit Ethylen in Gegenwart eines Katalysators aus WO₃/SiO₂ und MgO umgesetzt wird zu Ethylen, Propylen, n-Butenen und Isobutenen. Das erhaltene Propy­ len wird disproportioniert und die erhaltenen n-Butene werden mit Isobutan alkyliert.
Aus EP-A1-0 691 318 ist ein Olefinmetatheseverfahren bekannt, bei dem C₅- Olefine und Ethylen in Gegenwart eines Katalysators zu gemischten C₄-Olefi­ nen und Propen umgesetzt werden. So wird 2-Methyl-2-buten mit Ethen zu Isobuten und Propen umgesetzt. Ein Gemisch aus 2-Pentenen und 2-Methyl- 2-buten wird zu einem Gemisch aus 1-Buten, Isobuten und Propen umge­ setzt.
Ein Verfahren zur Herstellung von Propen in hoher Ausbeute durch Umset­ zung von 1-Buten und 2-Buten ist nicht bekannt.
Ein Verfahren zur Herstellung von Propen in hoher Ausbeute aus 2-Buten ohne Verwendung eines großen Überschusses an Ethen ist nicht bekannt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Her­ stellung von Propen in hoher Ausbeute aus 1-Buten und 2-Buten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Propen aus 2-Buten, bei dem nicht mit ei­ nem großen Ethen-Überschuß gearbeitet werden muß.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Gewinnung von Propen aus 1-Buten-armen C₄-Strömen mit möglichst geringem Ethenbedarf.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Propen und 1-Buten aus 2-Penten.
Die Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Her­ stellung von Propen und 1-Buten durch Umsetzung von 2-Penten mit Ethen in Gegenwart eines Metathesekatalysators, der mindestens eine Verbindung eines Metalls der VIb, VIIb oder VIII Nebengruppe des Periodensystems der Elemente enthält.
Vorzugsweise wird dabei das 2-Penten erhalten durch Umsetzung von 1-Bu­ ten und 2-Buten zu Propen und 2-Penten in Gegenwart des vorstehenden Metathesekatalysators und Abtrennen des 2-Pentens.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet 2 Metatheseschritte. Im ersten Schritt werden 1-Buten und 2-Buten zu Propen und 2-Penten umgesetzt. In einem zweiten Schritt wird dann 2-Penten mit Ethen zu 1-Buten und Propen umgesetzt. Das 1-Buten wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dabei in den ersten Reaktionsschritt zurückgeführt.
Als Nettoreaktion ergibt sich somit die Umsetzung von 2-Buten mit Ethen zu 2 Molekülen Propen. Bei der Umsetzung von 2-Penten mit Ethen werden formal nur equimolare Mengen an Einsatzstoffen benötigt gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung, um mit hoher Ausbeute zu den Produkten zu gelangen. Somit kann im Gegensatz zum umgekehrten Trioolefin-Verfahren die eingesetzte Ethenmenge geringgehalten werden.
Beide Metatheseschritten können als Reaktivdestillation ausgeführt werden, wie sie nachstehend beschrieben ist.
1-Buten und 2-Buten können in der Umsetzung als reine Stoffe eingesetzt werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Butene in Form eine C₄-Stroms eingesetzt, der beispielsweise aus einem Cracker, insbesondere Steamcracker, oder einer Raffination stammt. Der C₄-Strom kann dabei neben den Butenen C₄-Alkane enthalten. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein C₄-Strom verwendet, der aus Raffinat II besteht. Raffinat II ist dabei eine Fraktion aus 1-Buten, cis/trans-2-Buten, Isobuten sowie n-Butan und Iso-bu­ tan. Beispielsweise kann Raffinat II 80-85 Gew.-% Olefine und 15-20 Gew.-% Butane enthalten, mit beispielsweise 25-50 Gew.-% 1-Buten, 30 bis 55 Gew.-% 2-Buten, maximal 1-2 Gew.-% Isobuten. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besitzt der eingesetzte C₄-Strom einen Anteil an Butenen von 20 bis 90, vorzugsweise 50 bis 90, insbesondere 70 bis 90 Gew.-%. Das Verhältnis von 1-Buten zu 2-Buten beträgt dabei 1 : 1 bis 1 : 10, vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 3, insbesondere etwa 1 : 2. Gemäß einer Ausführungs­ form der Erfindung kann der C₄-Strom geringe Mengen anderer Kohlenwas­ serstoffe enthalten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann als Ausgangsstoff jeder Strom verwendet werden, der 1-Buten und 2-Buten enthält. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann dabei das 1-Buten aus der erfindungs­ gemäßen Synthese selbst stammen, und mit zugeführtem 2-Buten gemischt werden.
Neben der Umsetzung von 1-Buten und 2-Buten zu Propen und 2-Penten kann ein geringer Anteil an 3-Hexen und Ethen als Nebenprodukt erhalten werden. Zudem können auch geringe Mengen höhersiedender Verbindungen vorliegen.
Die geringen Mengen an Nebenprodukten, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Mengen an gebildetem 2-Penten ausmachen, stören bei der nachfol­ genden Umsetzung nicht, so daß gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung keine Reinigung des 2-Pentens von diesen Nebenprodukten vor der weiteren Umsetzung erforderlich ist. Gemäß einer Ausführungsform der Er­ findung wird das 2-Penten in reiner Form in der zweiten Umsetzung einge­ setzt.
Somit werden unter dem Ausdruck "2-Penten" auch solche Gemische ver­ standen, die neben 2-Penten geringe Mengen an Hexenen, insbesondere 3-Hexen, und anderen höhersiedenden Verbindungen enthalten.
Entsprechend wird unter dem Ausdruck "Butene", wie "1-Buten" und "2-Bu­ ten" auch ein Gemisch verstanden, das neben dem Buten oder den Butenen C₄-Alkane, insbesondere Butane enthält.
Nachstehend wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, umfassend
  • a) Umsetzung von 1-Buten und 2-Buten zu Propen und 2-Penten in Gegen­ wart eines Metathesekatalysators, der mindestens eine Verbindung eines Metalls VIb, VIIb oder VIII Nebengruppe des Periodensystems der Ele­ mente enthält,
  • b) anschließendes Trennen des gebildeten Propens und 2-Pentens,
  • c) anschließende Umsetzung des 2-Pentens mit Ethen zu Propen und 1-Bu­ ten in Gegenwart eines Metathesekatalysators, der mindestens eine Ver­ bindung eines Metalls der VIb, VIIb oder VIII Nebengruppe des Perio­ densystems der Elemente enthält,
  • d) anschließendes Trennen des gebildeten Propens und 1-Butens,
  • e) anschließendes Rückführen des gebildeten 1-Butens in Schritt a).
In einem ersten Reaktor R1 werden in Gegenwart des erfindungsgemäßen Metathesekatalysators 1-Buten und 2-Buten zu Propen und 2-Penten umge­ setzt. Dazu wird ein Raffinat II-Strom in den Reaktor geführt. An den Reaktor schließt sich eine Destillationskolonne D1 an, an deren Kopf Propen und als Nebenprodukt gebildetes Ethen entfernt werden. Nicht umgesetztes Raffinat H wird im Mittelabzug entfernt und gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in den Reaktor R1 zurückgeführt. Aus dem Sumpf von D1 werden 2-Penten und als Nebenprodukt gebildetes 3-Hexen sowie Hochsieder entnommen. Der Sumpf wird sodann zusammen mit eingespeistem Ethen ei­ nem Reaktor R2 zugeführt, der wiederum einen erfindungsgemäßen Metathe­ sekatalysator enthält. In diesem Reaktor R2 findet die Umsetzung von 2-Pen­ ten mit Ethen zu 1-Buten und Propen statt. Der Austrag aus Reaktor R2 wird einer Destillationskolonne D2 zugeführt, an deren Kopf Propen und nicht umgesetztes Ethen abgeführt werden. Im Mittelabzug wird gebildetes 1-Buten ausgetragen, und vorzugsweise zum Reaktor R1 zurückgeführt. Im Sumpf von D2 fallen nicht umgesetztes 2-Penten, sowie als Nebenprodukte 3-Hexen und Hochsieder an. Diese werden vorzugsweise in den Reaktor R2 zurückgeführt. Die aus D1 und D2 am Kopf abgeführten Gemische aus Pro­ pen und Nebenprodukt Ethen werden in einer weiteren Destillationskolonne D3 aufgetrennt. Am Kopf von D3 wird Ethen gewonnen, das vorzugsweise in den Reaktor R2 (zurück)geführt wird. Das im Sumpf von D3 erhaltene Propen ist das gewünschte Umsetzungsprodukt des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens. D1 und D2 sind so ausgelegt, daß am Kopf der Kolonne eine leichtsiedende Phase, insbesondere eine C2/3-Phase, die Ethen und Propen enthält, abgeführt wird. Als Mittelsiederphase werden C₄-Ströme abgeführt, insbesondere Butene und Butane. In der Sumpfphase werden C ₅-Kohlenwasserstoffe ausgetragen.
Die Reaktoren R1 und R2 können beliebige geeignete Reaktoren sein. Sie können zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Reaktionsführung dienen. Somit können sie gemäß einer Ausführungsform Druckgefäße, wie Druckglasgefäße, gemäß einer weiteren Ausführungsform Rohrreaktoren sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Gesamtumsatz in R1 20 bis 90, vorzugsweise 50 bis 80%.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Gesamtumsatz in R2 20 bis 100, vorzugsweise 60 bis 90%.
Vorzugsweise findet die Umsetzung in R1 in flüssiger Phase statt. Dabei werden Druck und Temperatur so gewählt, daß die Reaktionspartner in der flüssigen Phase verbleiben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die Temperatur in R1 0 bis 150°C, vorzugsweise 20 bis 80°C. Der Druck beträgt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung 2 bis 200 bar, vorzugsweise 5 bis 20 bar. Die Umsetzung in R2 (Ethenolyse) wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei Temperaturen von 0 bis 150°C, vorzugsweise 20 bis 80°C unter einem Ethendruck von 5 bis 200 bar, vorzugsweise 30 bis 80 bar durchgeführt. Ethen kann dabei kontinuierlich nachgepreßt werden, so daß ein konstanter Druck eingehalten wird.
Die Umsetzungen in R1 und R2 können für eine Zeit von einer Sekunde bis eine Stunde, vorzugsweise 5 bis 30 Minuten erfolgen.
Bei den Destillationskolonnen D1 und D2 handelt es sich gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung um solche Kolonnen, die eine Auftrennung eines Kohlenwasserstoffstroms in C2/3-Ströme, C₄-Ströme und C ₅-Ströme erlaubt. D3 ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Kolonne, die die Trennung von Ethen und Propen erlaubt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Reaktor R1 mit der Destillationskolonne D1 kombiniert zu einer Reaktivdestillationseinrichtung. Dabei erfolgt die Umsetzung direkt in der Destillationskolonne. Der Katalysator liegt in der Reaktionskolonne vor, so daß gleichzeitig mit der Umsetzung oder unmittelbar darauffolgend die Destillation ausgeführt wird. Ein entsprechendes Verfahren ist unter der Be­ zeichnung "Reaktivdestillation" bekannt.
Gemäß einer Ausführungsform sind Reaktor R2 und Destillationskolonne D2 zusammengefaßt zu einer Reaktivdestillationsvorrichtung, bei der Umsetzung und Destillation kombiniert sind entsprechend der vorstehend beschriebenen Reaktivdestillation.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung finden beide Umsetzungsreak­ tionen in Reaktivdestillationsvorrichtungen statt. Bei beiden Umsetzungen han­ delt es sich um Gleichgewichtsreaktionen, so daß gemäß einer Ausführungs­ form der Erfindung die Verfahrensprodukte zur Erzielung eines möglichst hohen Umsatzes möglichst schnell aus dem Gleichgewicht entfernt werden. Dies ist insbesondere bei Verwendung von Reaktivdestillationsvorrichtungen möglich.
KATALYSATOR
In den erfindungsgemäßen Verfahren können alle geeigneten Metathesekataly­ satoren eingesetzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Katalysator ein hetero­ gener Katalysator, insbesondere ein Trägerkatalysator. Gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung enthält der Katalysator mindestens eine Verbindung eines Metalls der VIb, VIIb oder VIII Nebengruppe des Periodensystems der Elemente. Vorzugsweise enthält der Katalysator eine Rutheniumverbindung und/oder Rheniumverbindung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Metall­ verbindung um ein Metalloxid, Teiloxid mit zusätzlich vorliegenden orga­ nischen Resten oder um eine Carbonylverbindung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein homogener Katalysator eingesetzt. Der Katalysator ist dabei mindestens eine Verbindung eines Me­ talls der VIb, VIIb oder VIII Nebengruppe des Periodensystems der Elemen­ te. Vorzugsweise wird Rhenium oder Ruthenium eingesetzt in den Metallver­ bindungen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Rutheniumverbindungen eingesetzt, wie sie in WO 93/20111 und WO 96/04289 beschrieben sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird RuX₂(CHR)(PR′₃)₂ eingesetzt, wobei die Reste R und R′ C1-12-Alkylreste, vorzugsweise C1-6-Alkylreste oder C6-12-Arylreste sind, R¹ besonders bevor­ zugt ein C3-8-Cycloalkylrest, insbesondere C₅- oder C₆-Cycloalkylrest ist und X ein Halogenid ist, wie Chlorid, Bromid oder Iodid.
Insbesondere wird erfindungsgemäß RuCl₂(=CHPh)(PCy₃)₂ eingesetzt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Lösung, beispielsweise in Methy­ lenchiorid.
Vorzugsweise ist die Metallverbindung ein Oxid von Rhenium, insbesondere Re₂O₇.
TRÄGER
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren enthalten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Träger. Als Träger kommen dabei insbesondere anorga­ nische Träger zur Anwendung, wie Al₂O₃, insbesondere γ-Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃, oder deren Gemische, wie SiO₂/Al₂O₃, B₂O₃/SiO₂/Al₂O₃oder Fe₂O₃/Al₂O₃.
Der Metalloxidgehalt auf dem Träger beträgt dabei gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-%, insbesondere 8 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Träger­ katalysators.
Bevorzugt wird als Katalysator Re₂O₇ auf Al₂O₃, SiO₂/Al₂O₃, SiO₂/Al₂O₃/Fe₂O₃ oder B₂O₃/Al₂O₃ verwendet. Dabei beträgt der Anteil an Metalloxid vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 10 Gew.-%. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird MeReO₃ anstel­ le von Re₂O₇ oder im Gemisch damit verwendet.
Besonders bevorzugt wird erfindungsgemäß Re₂O₇ auf Al₂O₃ verwendet.
Die Katalysatoren werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung frisch calciniert eingesetzt, wobei sie keiner weiteren Aktivierung, beispielsweise durch Alkylierungsmittel bedürfen. Desaktivierte Katalysatoren können erfin­ dungsgemäß durch Abbrennen von Coke-Rückständen beispielsweise bei 550°C im Luftstrom und Abkühlung unter Argon regeneriert werden.
Die erfindungsgemäßen Umsetzungen können dabei in Gegenwart eines Lö­ sungsmittels, beispielsweise eines Kohlenwasserstofflösungsmittels durchgeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Umsetzungen ohne weiteres zugesetztes Lösungsmittel durchgeführt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert.
BEISPIELE 1 bis 6 Diskontinuierliche Synthese von Propen aus Raffinat II
In einem 100 ml fassenden Druckbehälter wurden 50 ml Raffinat II (mit ei­ nem Verhältnis von 1-Buten zu 2-Buten von 1 : 2) mit 10 g eines frisch cal­ cinierten Heterogenkatalysators bei 60 °C und 7 bar gerührt. Die einge­ setzten Katalysatoren sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt. In Zeitintervallen von 5 Minuten wurden Proben entnommen und gaschromato­ graphisch untersucht. Nachstehend sind die in der Gemischzusammensetzung nach 15 Minuten vorliegenden und darauf bezogenen 1-Butenumsätze und Propen-Selektivitäten aufgeführt.
TABELLE
Für alle Katalysatoren ergeben sich Selektivitäten in bezug auf Propen von mindestens 88%. Insbesondere der Katalysator aus 3% Re₂O₇ auf Al₂O₃ zeigte eine Selektivität von 93%. Der Umsatz an 1-Buten lag im Bereich von 38 bis 85%.
BEISPIEL 7 Homogenkatalysierte Synthese von Propen aus Raffinat II
In einem 100 ml fassenden Druckbehälter wurden 50 ml Raffinat II (mit ei­ nem 1-Buten-zu-2-Buten-Verhältnis von 1 : 2) bei Raumtemperatur mit einer Lösung von 31 mg (0,04 mmol) RuCl₂(=CHPh)(PCy₃)₂ in 5 ml Methylen­ chlorid versetzt. In Zeitintervallen von 2 min wurden Proben entnommen und gaschromatographisch untersucht. Der 1-Buten-Umsatz nach 10 Minuten betrug 81%, die Propen-Selektivität 90%.
BEISPIEL 8
Die gemäß Beispiel 1 bis 7 anfallenden Reaktionsgemische wurden destillativ aufgetrennt, wobei als Hochsiederaustrag im Sumpf 2-Penten mit 3-Hexen als Nebenprodukt erhalten wurde. In einem 100 ml fassenden Druckbehälter wurden 50 ml dieses Hochsiederaustrages in Gegenwart von 10 g des 10% Re₂O₇/Al₂O₃-Katalysators aus Beispiel 2 mit 50 bar Ethen behandelt. Dabei wurde der Druck durch kontinuierliches Nachpressen von Ethen bei einer Temperatur von 60°C aufrechterhalten. In Zeitintervallen von 2 Minuten wurden Proben entnommen und gaschromatographisch untersucht. Nach 20 Minuten hatte sich eine Gemisch-Zusammensetzung eingestellt mit
Umsatz (2-Penten und 3-Hexen) = 64%
Selektivität (1-Buten und Propen) = 96%.
Aus den vorstehenden Ergebnisse geht hervor, daß das erfindungsgemäße Verfahren sehr gut geeignet ist zur Herstellung von Propen aus Raffinat H- Strömen (2-Buten und 1-Buten).

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Propen und 1-Buten durch Umsetzung von 2-Penten mit Ethen in Gegenwart eines Metathesekatalysators, der mindestens eine Verbindung eines Metalls der VIb, VIIb oder VIII Ne­ bengruppe des Periodensystems der Elemente enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das 2-Penten erhalten wird durch Umsetzung von 1-Buten und 2-Buten zu Propen und 2-Penten in Gegen­ wart des in Anspruch 1 definierten Metathesekatalysators und anschlie­ ßendes Abtrennen des 2-Pentens.
3. Verfahren zur Herstellung von Propen durch
  • a) Umsetzung von 1-Buten und 2-Buten zu Propen und 2-Penten in Gegenwart eines Metathesekatalysators, der mindestens eine Ver­ bindung eines Metalls VIb, VIIb oder VIII Nebengruppe des Peri­ odensystems der Elemente enthält,
  • b) anschließendes Trennen des gebildeten Propens und 2-Pentens,
  • c) anschließende Umsetzung des 2-Pentens mit Ethen zu Propen und 1-Buten in Gegenwart eines Metathesekatalysators, der mindestens eine Verbindung eines Metalls der VIb, VIIb oder VIII Nebengrup­ pe des Periodensystems der Elemente enthält,
  • d) anschließendes Trennen des gebildeten Propens und 1-Butens,
  • e) anschließendes Rückführen des gebildeten 1-Butens in Schritt a).
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei Schritt b) eine Destillation ist, in der eine Propen enthaltende Leichtsiederphase, gegebenenfalls eine Bute­ ne enthaltende Mittelsiederphase und eine 2-Penten enthaltende Sumpf­ phase erhalten werden,
und/oder
wobei Schritt d) eine Destillation ist, in der eine Propen enthaltende Leichtsiederphase, eine 1-Buten enthaltende Mittelsiederphase und gege­ benenfalls eine 2-Penten enthaltende Sumpfphase erhalten werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Umsetzung in Schritten a) und/oder c) nicht vollständig erfolgt und in Schritt b) und/oder d) eine C2/3 enthaltende Leichtsiederphase, eine C₄-Mittelsiederphase und eine C ₅ enthaltende Sumpfphase erhalten werden,
wobei die gegebenenfalls zusammengefaßten Leichtsiederphasen durch Destillation in C₂- und C₃-Phasen getrennt werden und die C₂-Phase in Schritt c) zurückgeführt wird,
die gegebenenfalls zusammengefaßten Mittelsiederphasen in Schritt a) zu­ rückgeführt werden und die gegebenenfalls zusammengefaßten Sumpf­ phasen in Schritt c) zurückgeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei 1-Buten und 2-Bu­ ten als Gemisch eines C₄-Stroms, vorzugsweise aus einem Cracker oder einer Raffinerie, insbesondere als Raffinat II eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verhältnis von Molanteil 1-Bu­ ten zu Molanteil 2-Buten, 1 : 1 bis 1 : 10, insbesondere etwa 1 : 2 beträgt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein homoge­ ner oder heterogener Metathesakatalysator eingesetzt wird, der eine Rhe­ nium- oder Rutheniumverbindung enthält, vorzugsweise ein Rheniumoxid auf einem anorganischen Träger.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Metathesekatalysator Re₂O₇ auf einem Al₂O₃-Träger enthält oder daraus besteht, wobei der Rhemum­ oxidgehalt 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Umset­ zung von 1-Buten und 2-Buten und/oder die Umsetzung von 2-Penten mit Ethen als Reaktivdestillation durchgeführt werden.
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