DE2461025A1 - METHOD FOR REMOVING ACETYLENE - Google Patents
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Description
Verfahren zur Entfernung von AcetylenProcess for removing acetylene
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die selektive Acetylenentfernung und einen Katalysator, der dabei verwendet wird. Der Katalysator zur Entfernung von acetylenisehen Verunreinigungen aus gasförmigen organischen Produktströmen enthält mindestens Fe und Ni, andere Elemente der Gruppen 8, 1b, 2b, 4b, 6b und 7b des Periodensystems, ein Erdalkalimetall und ein Alkalimetall.The invention relates to a process for the selective removal of acetylene and a catalyst used therein will. The catalyst for removing acetylenic impurities from gaseous organic product streams contains at least Fe and Ni, other elements of group 8, 1b, 2b, 4b, 6b and 7b of the periodic table, an alkaline earth metal and an alkali metal.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die selektive Entfernung von acetylenischen Verbindungen aus Gasströmen und einen Katalysator, der dabei verwendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Katalysator sind besonders nützlich, um Verunreinigungen aus acetylenischen Verbindungen in Gasströmen aus organischen Verbindungen zu vermindern. The invention relates to a method for the selective removal of acetylenic compounds from gas streams and a catalyst used therein. The process of the invention and the catalyst of the invention are special useful for reducing acetylenic compound impurities in organic compound gas streams.
Der Ausdruck "Acetylene" oder "acetylenische Verbindungen", wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet v/ird, bedeutet Acetylen, Vinylacetylen, Methylacetylen, Äthylacetylen u.a.The term "acetylenes" or "acetylenic compounds" as used in the present application means Acetylene, vinyl acetylene, methyl acetylene, ethyl acetylene, etc.
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Solche"Verbindungen treten häufig als Verunreinigungen in verschiedenen organischen Produktströmen auf. Beispielsweise entstehen bei der oxydativen oder nicht-oxydativen Dehydrierung von C/.-Co Kohlenwasserstoffen, die mindestens eineSuch "compounds often appear as impurities in various organic product streams. For example, oxidative or non-oxidative dehydrogenation occurs of C /.- Co hydrocarbons containing at least one
HH4 8 HH 4 8
it.
-C-C-Gruppe enthalten, bei der Herstellung der entsprechendenit.
-CC group included in the manufacture of the appropriate
t t
äthylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffe geringe Mengen an Acetylenen.. Bei vielen Verwendungen von äthylenisch ungesättigten
Kohlenwasserstoffen, beispielsweise(für Butadien) bei der Herstellung von Styrol-Butadienkautschuk,sind nur
sehr geringe Mengen, im allgemeinen weniger als 1000 ppm Acetylene
in dem Butadien annehmbar. Ähnlich werden bei der Herstellung olefinischer Kohlenwasserstoffe durch Cracken der
Kohlenwasserstoff-Beschickungsströme bestimmte Mengen an Acetylen
gebildet. Bei einigen Äthylengewinnungsverfahren, beispielsweise dem Kupfer(l)-salzverfahren, ist es erforderlich, daß
die Acetylene zuerst entfernt werden, da Acetylen mit den Kupfer(l)-ionen unter Bildung einer explosiven Verbindung
reagiert. Bei Äthylen, das für Polymerisationszwecke verwendet wird, ist eine fast vollständige Entfernung der Acetylene erforderlich.
dd
Ethylenically unsaturated hydrocarbons small amounts of acetylenes .. In many uses of ethylenically unsaturated hydrocarbons, for example (for butadiene) in the production of styrene-butadiene rubber, only very small amounts, generally less than 1000 ppm acetylenes in the butadiene are acceptable. Similarly, in the production of olefinic hydrocarbons, cracking of the hydrocarbon feed streams produces certain amounts of acetylene. Some ethylene recovery processes, such as the copper (I) salt process, require that the acetylenes be removed first because acetylene reacts with the copper (I) ions to form an explosive compound. Ethylene, which is used for polymerization purposes, requires almost complete removal of the acetylenes.
Man hat so große Mühen aufgewendet, um Verfahren für die Entfernung von Acetylenen aus organischen Strömen, insbesondere Cp-Cg paraffinischen und olefinischen Kohlenwasserstoffströmen, zu entfernen. Zwei Arten von Verfahren werden verwendet: (1) physikalische, bei denen Destillationen, Extraktionen, extraktive Destillation und verschiedene Kombinationen von physikalischen Verfahren verwendet werden, und (2) katalytische Verfahren. Zwei katalytische Verfahren werden in den US-Patentschriften 3 476 824 und 3 728 412 beschrieben.So much effort has gone into finding procedures for removal of acetylenes from organic streams, in particular Cp-Cg paraffinic and olefinic hydrocarbon streams, to remove. Two types of processes are used: (1) physical, which involve distillations, extractions, extractive Distillation and various combinations of physical processes are used, and (2) catalytic processes. Two catalytic processes are described in U.S. Patents 3,476,824 and 3,728,412.
Gegenstand der Erfindung ist ein Katalysator und ein Verfahren für die Verminderung von acetylenischen Verbindungen in Gasströmen. Bei der vorliegenden Erfindung werden Acetylene als Verunreinigungen angesehen. Der Gasstrom kann andere organische Verbindungen, insbesondere Kohlenwasserstoffe, enthalten,The invention relates to a catalyst and a process for reducing acetylenic compounds in gas streams. Acetylenes are considered impurities in the present invention. The gas stream can be other organic Contain compounds, especially hydrocarbons,
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die in dem Strom das Haupt- oder die gewünschten Produkte sind. Bevorzugt enthalten die Kohlenwasserstoffe 2 bis 8 Kohlenstoffatome und mehr bevorzugt 4 bis 6 oder 8 Kohlenstoffatöme. which are the main or desired products in the stream. The hydrocarbons preferably contain 2 to 8 carbon atoms and more preferably 4 to 6 or 8 carbon atoms.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Strom aus organischen Verbindungen, der eine geringe Menge an acetylenischen Verbindungen enthält, mit einem Katalysator für die Verminderung der Menge an acetylenischen Verbindungen in dem Strom behandelt, wobei der Katalysator als Hauptkationenelemente, ausgedrückt durch das Gewicht, eine Verbindung, die mindestens Fe und Ni enthält, und ein Metall, ausgewählt aus den Elementen der Gruppen 8, 1b, 2b, 4b, 6b und 7b des Periodensystems, ein Erdalkalimetall eines Elements der Gruppe 2a des Periodensystems und ein Alkalimetall der Gruppe 1a des Periodensystems enthält. Alle Hinweise auf das Periodensystem beziehen sich in dieser Anmeldung auf das Periodensystem auf Seite B-3 der 51. Ausgabe des Handbook of Chemistry and Physics (1970-71), Chemical Rubber Publishing Company.The inventive method is characterized in that the stream of organic compounds, which is a low Amount of acetylenic compounds contains, with a catalyst for reducing the amount of acetylenic compounds treated in the stream, the catalyst being the main cation elements, expressed by weight, a A compound containing at least Fe and Ni and a metal selected from the elements of Groups 8, 1b, 2b, 4b, 6b and 7b of the periodic table, an alkaline earth metal of an element of group 2a of the periodic table and an alkali metal of Contains group 1a of the periodic table. All references to the periodic table in this application refer to the Periodic Table on page B-3 of the 51st Edition of the Handbook of Chemistry and Physics (1970-71), Chemical Rubber Publishing Company.
Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Katalysator sind besonders nützlich bei der oxydativen Dampfphasendehydrierung für die Herstellung ungesättigter Kohlenwasserstoffe, bei der ein Strom aus Kohlenwasserstoffverbindungen oxydativ hydriert wird, wobei ein Produktstrom gebildet wird, der ein ungesättigtes Kohlenwasserstoffprodukt und als Verunreinigungen acetylenische Verbindungen enthält. Die Verbesserung dieses Verfahrens besteht darin, daß man den Produktstrom in Dampfphase bei einer Temperatur von mindestens 2500C und einem Gehalt von weniger als 5 Mol-% freiem Sauerstoff mit dem festen Katalysator wie oben beschrieben behandelt. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß der Gasproduktstrom behandelt wird, ohne daß es erforderlich ist, ihn in einen Flüssigkeitsstrom umzuwandeln, wie es bei den bekannten Acetylentrennungen erforderlich ist.The inventive method and the inventive catalyst are particularly useful in the oxidative vapor phase dehydrogenation for the production of unsaturated hydrocarbons, in which a stream of hydrocarbon compounds is oxidatively hydrogenated to form a product stream which contains an unsaturated hydrocarbon product and acetylenic compounds as impurities. The improvement of this process consists in treating the product stream in the vapor phase at a temperature of at least 250 ° C. and a content of less than 5 mol% free oxygen with the solid catalyst as described above. A particular advantage of the present invention is that the gas product stream is treated without the need to convert it to a liquid stream, as is required in the known acetylene separations.
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Die acetylenisehen Verbindungen sind ernste Verunreinigungen in einem ungesättigten Kohlenwasserstoffprodukt und sie müssen im wesentlichen vollständig entfernt werden, um ein Produkt mit geeigneter Reinheit zu erhalten, d.h. ein Produkt, das acetylenische Verbindungen in der Größenordnung von einigen Teilen pro Million (ppm) enthält. Die im wesentlichen vollständige Entfernung der acetylenischen Verbindung ist aus verschiedenen Gründen sehr schwierig. Hauptsächlich, weil sie nur einen sehr geringen Prozentgehalt des Gasstroms, der gereinigt werden soll, ausmacht. Üblicherweise sind die acetylenischen Verbindungen in einer Menge unter 1,0 Mol-9f> in* Gasstrom enthalten und üblicherweise sind sie in einer Menge unter oder bis zu 0,5 Mol-% in dem Gasstrom enthalten. Im allgemeinen wird der Gasstrom mindestens ungefähr 3000 ppm acetylenische Verbindungen enthalten, bezogen auf andere organische Verbindungen, die vorhanden sind,' wie auf äthylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe. Ihre niedrige Konzentration im Strom bewirkt, daß die Acetylene sehr schwierig zu entfernen sind. Außerdem bilden sich zwischen den acetylenischen Verbindungen und verschiedenen anderen vorhandenen Kohlenwasserstoffen Azeotrope.The acetylenic compounds are serious impurities in an unsaturated hydrocarbon product and they must be essentially completely removed in order to obtain a Obtain product of suitable purity, i.e. a product containing acetylenic compounds of the order of some Contains parts per million (ppm). The essentially complete removal of the acetylenic compound is off very difficult for various reasons. Mainly because they only represent a very small percentage of the gas flow, the should be cleaned. Usually the acetylenic compounds are in an amount below 1.0 mol-9f> contained in * gas stream and usually they are contained in an amount below or up to 0.5 mol% in the gas stream. in the generally the gas stream will contain at least about 3000 ppm acetylenic compounds based on other organic compounds Compounds that are present, 'such as on ethylenically unsaturated hydrocarbons. Your low concentration in the flow makes the acetylenes very difficult to remove. In addition, form between the acetylenic compounds and various other hydrocarbons present Azeotropes.
Ihre niedrige Konzentration im Strom und der geringe Unterschied der Siedepunkte von Acetylenen und anderen Produkten bedingen, daß die Acetylene sehr schwierig zu entfernen sind. Außerdem können sich Azeotrope zwischen den acetylenischen Verbindungen und verschiedenen anderen vorhandenen Kohlenwasserstoffen bilden.Their low concentration in the stream and the small difference in the boiling points of acetylenes and other products mean that the acetylenes are very difficult to remove. In addition, azeotropes can form between the acetylenic compounds and various other hydrocarbons present.
Die organischen Verbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden können, enthalten im allgemeinen 2 bis 20 Kohlenstoffatome. Eine bevorzugte Gruppe von Verbindungen sind Kohlenwasserstoffe und solche mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen oder 4 bis 6 Kohlenstoffatomen. Das Verfahren ist eine Reinigung und somit sind die acetylenischen Verbindungen nur in geringen Mengen vorhanden, verglichen mit den anderen organischen Verbindungen im Strom. Der Hauptteil desThe organic compounds according to the invention Processes can generally contain 2 to 20 carbon atoms. A preferred group of compounds are hydrocarbons and those with 2 to 8 carbon atoms or 4 to 6 carbon atoms. The process is a purification and so are the acetylenic compounds present only in small amounts compared to the other organic compounds in the stream. The main part of the
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Stroms kann aus gesättigten und ungesättigten (ausschließlich acetylenisch ungesättigten) Verbindungen bestehen und er kann geradkettige oder verzweigtkettige Verbindungen enthalten und ähnlich können die gewünschten Verbindungen cyclisch, acyclisch, aromatisch oder Mischungen dieser Verbindungen sein. Die acetylenischen Verbindungen werden bevorzugt in dem Strom in verminderter Menge vorhanden sein.Electricity can be made up of saturated and unsaturated (exclusively acetylenically unsaturated) compounds and it can contain straight-chain or branched-chain compounds and similarly, the compounds desired can be cyclic, acyclic, aromatic, or mixtures of these compounds. The acetylenic compounds will preferably be present in the stream in reduced amounts.
Im allgemeinen sind die Atome von Fe, Ni f die anderen Metalle der Gruppen 8, 1b, 2b, 4b, 6b und 7b des Periodensystems, die Erdalkalimetalle der Gruppe 2a des Periodensystems und die Alkalimetalloxyde der Gruppe 1a des Periodensystems bei dem erfindungsgeinäßen Verfahren wirksam. Die Atome können in Form von Metallverbindungen wie Oxyde, Salze oder Hydroxyde vorhanden sein. Viele dieser Metalle, Oxyde, Salze und Hydroxyde können sich während der Herstellung des Katalysators, während des Erwärmens in einem Reaktor, bevor sie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, ändern oder sie werden in eine andere Form bei den beschriebenen Reaktionsbedingungen überführt, aber diese Materialien wirken trotzdem noch als wirksamer Katalysator in dem definierten Verfahren, um eine Carbonylentfernung oder Beseitigung ■In general, the atoms of Fe, Ni f, the other metals of groups 8, 1b, 2b, 4b, 6b and 7b of the periodic table, the alkaline earth metals of group 2a of the periodic table and the alkali metal oxides of group 1a of the periodic table are effective in the process according to the invention. The atoms can be in the form of metal compounds such as oxides, salts or hydroxides. Many of these metals, oxides, salts and hydroxides can change during the preparation of the catalyst, during the heating in a reactor before they are used in the process according to the invention, or they are converted into a different form under the reaction conditions described, but these materials do still act as an effective catalyst in the defined process for carbonyl removal or elimination
zu ergeben. Beispielsweise kann das Metall in Form von Nitraten, Nitriten, Carbonaten, Hydroxyden, Acetaten, Sulfiten, Silikaten, Sulfiden u.a. vorliegen. Beispielsweise kann man Eisennitrat und Eisensulfat mindestens teilweise- in die entsprechenden Oxyde überführen, während man in einem Reaktor bei einer Reaktionstemperatur von ungefähr 55O°C erwärmt. Diese Salze der definierten Metallgruppen, die bei der definierten Reaktionstemperatur normalerweise stabil sind, können ähnlich unter den beschriebenen Reaktionsbedingungen wirksam sein. Einige Metallverbindungen sind jedoch wirksamer als andere Verbindungen des gleichen Metalls, und daher sollte die Verbindung, die die besten Ergebnisse ergibt, gewählt werden. Bevorzugt werden Katalysatoren, die bei den- Bedingungen der Acetylenentfernung fest sind, verwendet. Bevorzugt zeigento surrender. For example, the metal can be in the form of nitrates, nitrites, carbonates, hydroxides, acetates, Sulfites, silicates, sulfides, etc. are present. For example, iron nitrate and iron sulfate can be at least partially in convert the corresponding oxides while heating in a reactor at a reaction temperature of about 550 ° C. These salts of the defined metal groups, which are normally stable at the defined reaction temperature, can similarly be effective under the reaction conditions described. However, some metal compounds are more effective than other compounds of the same metal and therefore the compound that gives the best results should be chosen will. Preference is given to using catalysts which are solid under the conditions for removing acetylene. Show preferentially
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die Verbindungen eine gewisse Basizität, beispielsweise im Falle der Oxyde, Carbonate oder Hydroxyde.the compounds have a certain basicity, for example in the case of oxides, carbonates or hydroxides.
Beispiele von bevorzugten Katalysatoren enthalten zusätzlich zu Pe und Ni mindestens ein Metall wie Cr, Mn, Cu, Zn oder/und Zr, mindestens ein Alkalimetall wie Li, Na, K oder/und Rb und mindestens ein Erdalkalimetall wie Mg, Ca, Sr oder/und Ba.Examples of preferred catalysts contain, in addition to Pe and Ni, at least one metal such as Cr, Mn, Cu, Zn and / or Zr, at least one alkali metal such as Li, Na, K or / and Rb and at least one alkaline earth metal such as Mg, Ca, Sr or / and Ba.
Von den Elementen der Gruppe 8 des Periodensystems sind zusätzlich zu Fe und Ni die Metalle der Platingruppe bevorzugt. Wertvolle Verbindungen umfassen beispielsweise Berylliumoxyd, Magnesiumacetat, Magnesiumbromid, Magriesiumoxyd, Magnesium;} ο did, Calciumoxyd, Calciumaeetat, Calciumoxalat, Calciumchlorid, Calciumbromid, Calciumjodid, Calciumfluorid, Calciumcarbonat, Strontiumnitrat, Strontiumchlorid, Strontiumoxyd,.Strontiumhydroxyd, Strontiumcarbonat, Strontiumbromid, Bariumoxyd, Bariumchlorid, Bariumhydroxyd, Bariumsulfat, Bariumbromid, Bariumjodid, Berylliumchlorid, Kupfer(II)-bromid, Kupfer(I)-Chlorid, Kupfer(l)-oxyd, Kupfer(Il)-oxyd, Kupfer(l)-silicid, Kupfer(I)-sulfid, Kupfer(II)-phosphat, Silberoxyd, Zinkfluorid, Zinkoxyd, Zink-o-phosphat, Zinkphosphid, Zink-o-silikat, Z.lnkm-silikat, Zinksulfid, Cadmiumoxyd, Titandioxyd, Zirkonoxyd, CrBr2, Cr2O^, Magnesiumdioxyd, Mangandisilicid, Eisen(II)-oxyd, Eisen(III)-oxyd, FeJDr u.a. und Mischungen davon. Der Ausdruck "Mischungen davon" umfaßt Verbindungen davon wie Ferrite. Beispielsweise kann ein Katalysator Zinkferrit zusammen mit Bariumoxyd und Na2CO^ enthalten.Of the elements of group 8 of the periodic table, in addition to Fe and Ni, the metals of the platinum group are preferred. Valuable compounds include, for example, beryllium oxide, magnesium acetate, magnesium bromide, magnesium oxide, magnesium;} ο did, calcium oxide, calcium acetate, calcium oxalate, calcium chloride, calcium bromide, calcium iodide, calcium fluoride, calcium carbonate, strontium nitrate, strontium chloride, strontium oxide, barium hydroxide, strontium chloride, strontium hydroxide, strontium chloride , Barium hydroxide, barium sulfate, barium bromide, barium iodide, beryllium chloride, copper (II) bromide, copper (I) chloride, copper (l) oxide, copper (II) oxide, copper (l) silicide, copper (I) sulfide, copper (II) phosphate, silver oxide, zinc fluoride, zinc oxide, zinc-o-phosphate, zinc phosphide, zinc-o-silicate, Z.lnkm-silicate, zinc sulfide, cadmium oxide, titanium dioxide, zirconium oxide, CrBr 2 , Cr 2 O ^, Magnesium dioxide, manganese disilicide, iron (II) oxide, iron (III) oxide, FeJDr etc. and mixtures thereof. The term "mixtures thereof" includes compounds thereof such as ferrites. For example, a catalyst can contain zinc ferrite together with barium oxide and Na 2 CO ^.
Die Elemente der Platinmetalle sind die Elemente in den 5. und 6. Perioden der Gruppe 8 des Periodensystems. Diese Elemente sind Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium Lind Platin. Bevorzugte Katalysatoren sind Platin, Palladium, Verbindungen davon und Mischungen davon. Geeignete Katalysatoren sind solche wie Palladiummetall, Palladiummonoxyd, Platinoxyd (II oder IV), Platinmetall, Platin-Rhodium-Legierungen u.a. Die Elemente der Gruppen 1a, 1b, 2a, 2b, 4b, 6b, 7b und 8, wie sie definiert wurden, sind die Hauptaktivbestandteile des Katalysators.The elements of the platinum metals are the elements in the 5th and 6th periods of group 8 of the periodic table. These elements are ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum. Preferred catalysts are platinum, palladium, compounds and mixtures thereof. Suitable catalysts are those such as palladium metal, palladium monoxide, platinum oxide (II or IV), Platinum metal, platinum-rhodium alloys, etc. The elements of groups 1a, 1b, 2a, 2b, 4b, 6b, 7b and 8 as defined are the main active components of the catalyst.
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Alkalimetalle können bevorzugt in einer Menge bis zu 40 Gew.%, bezogen auf die anderen metallischen Elemente· (berechnet als Elemente) vorhanden sein, üblicherweise in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis JO Gew.%. Die bevorzugten Alkalien sind Kalium, Natrium, Rubidium, Lithium und Mischungen. Aluminium kann in recht großen Mengen vorhanden sein, aber die genaue Wirkung des Aluminiums ist nicht bekannt, da Aluminium selbst die Umsetzung nicht besonders katalysiert. Nicht-Metalle wie Silicium können vorhanden sein. Oxyde, Hydroxyde oder Carbonate oder Verbindungen, die in diese Verbindungen unter den Reaktionsbedingungen überführt werden, wobei die Carbonylverbindungen zerstört werden, sind bevorzugt. Bestandteile oder Anionen, die die Wirkung der definierten Metallelemente unterdrücken oder beseitigen, sollten vermieden werden.Alkali metals can preferably be used in an amount of up to 40% by weight, in relation to the other metallic elements (calculated as elements) may be present, usually in a range of about 0.5 to JO% by weight. The preferred alkalis are potassium, Sodium, rubidium, lithium and mixtures. Aluminum can be present in quite large amounts, but the exact effect of aluminum is not known because aluminum itself does the implementation not particularly catalyzed. Non-metals such as silicon can be present. Oxides, hydroxides or carbonates or Compounds which are converted into these compounds under the reaction conditions, the carbonyl compounds being destroyed are preferred. Components or anions that suppress the action of the defined metal elements or eliminate should be avoided.
Eine bevorzugte Katalysatorart ist eine, welche Eisen enthält, und besonders bevorzugt sind jene, die Eisen als Hauptmetall oder Kationenkomponente, ausgedrückt durch das Gewicht, enthalten. Ein anderer bevorzugter Katalysator ist Fe, Ni und Zn. Die Eisen- und anderen Verbindungen können als Oxyde oder andere Verbindungen vorhanden sein oder sie können als beispielsweise Hydroxyde, Carbonate, Nitrate, Acetate usw. vorhanden sein. Eine Form sind Ferrite wie Magnesiumferrit, Manganferrit, Calciumferrit, Bariumferrit, Strontiumferrit, Zinkferrit, Magnesium-chromferrit, Zink-chromferrit, Calcium-zinkferrit, Zink-Nickelferrit, Mischungen davon u.a. Die Ferrite können mehr als ein Metall wie erläutert enthalten. Verfahren zur Herstellung von Ferriten werden z.B. in den US-Patentschriften 3 284 536, 3 270 080, 3 303 235, 3 334 152, 3 342 890, 3 526 675 usw. beschrieben. Mischungen aus Eisenoxyd-mit anderen Verbindungen wie Oxyden ergeben ausgezeichnete Ergebnisse. Man kann so Eisen und Nickel kombinieren wie auch eine Verbindung oder andere Kombinationen wie Ferrit oder eine Mischung aus Verbindungen mit mindestens einem Metall der ■ Gruppe der Alkalimetalle wie ,Li, Na, K, Rb, Erdalkalimetalle wie Mg, Ca, Sr, Ba, Metalle: der Gruppe 4b wie Ti, Metalle, der Gruppe 6b wie Cr, Metalle der .Gruppe 7b wie Mn, MetalleA preferred type of catalyst is one which contains iron, and particularly preferred are those which have iron as the main metal or cation component in terms of weight. Another preferred catalyst is Fe, Ni and Zn. The iron and other compounds can be oxides or others Compounds may be present or they may be present as, for example, hydroxides, carbonates, nitrates, acetates, etc. be. One form are ferrites such as magnesium ferrite, manganese ferrite, calcium ferrite, barium ferrite, strontium ferrite, zinc ferrite, magnesium chromium ferrite, Zinc-chromium ferrite, calcium-zinc-ferrite, zinc-nickel ferrite, mixtures thereof, etc. The ferrites can do more included as a metal as explained. Methods of making ferrites are described, for example, in U.S. patents 3,284,536, 3,270,080, 3,303,235, 3,334,152, 3,342,890, 3,526,675, etc. Mixtures of iron oxide with others Compounds such as oxides give excellent results. You can combine iron and nickel like one Compound or other combinations such as ferrite or a mixture of compounds with at least one metal of the ■ Group of alkali metals such as Li, Na, K, Rb, alkaline earth metals such as Mg, Ca, Sr, Ba, metals: group 4b such as Ti, metals, of group 6b such as Cr, metals of .Gruppe 7b such as Mn, metals
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der Gruppe 8 wie Co, Metalle der Gruppe 1b wie Cu, Metalle der Gruppe 2b wie Zn. Zusätzlich können Al,Si,P,Bi vorhanden seini Beispiele von Mischungen von Eisenoxyd mit anderen" Ver-' bindungen werden in den US-PS 2 461 "Wf. und 3 308 193 beschrieben. of group 8 such as Co, metals of group 1b such as Cu, metals of group 2b such as Zn. In addition, Al, Si, P, Bi can be present. Examples of mixtures of iron oxide with other compounds are described in US Pat 461 "Wf. and 3,308,193.
Das Nickel, das in dem erfindungsgemäßen Katalysator vorhanden ist, kann in irgendeiner kombinierten Form vorliegen wie als Zn Ni-ferrit oder als getrennte Verbindung wie Zn-ferrit und NiO. Die Menge an Nickel, die verwendet wird, ist gering und obgleich sie nicht kritisch ist, werden im allgemeinen von 0,25 bis 20 Gew.% Nickel, bezogen auf das Gesamtkatalysatorgewicht (ausschließlich Träger), vorhanden sein oder mehr bevorzugt 1 bis 10 Gew.%.The nickel present in the catalyst of the present invention can be in any combined form such as Zn Ni ferrite or as a separate compound such as Zn ferrite and NiO. The amount of nickel that is used is small and although not critical, there will generally be from 0.25 to 20 weight percent nickel based on total catalyst weight (excluding carrier), or more preferably 1 to 10% by weight.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Reinigung des abströmenden Materials bei der oxydativen Dehydrierung ist die Anwesenheit von Carbonylverbindungen als Verunreinigungen. Im allgemeinen werden die Carbonylverbindungen 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten, beispielsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome, wenn eine C^-Cg-Verbindung dehydriert wird, und sie werden 1 bis 2 Carbonylgruppen enthalten. Formaldehyd soll von dieser Definition mitumfaßt werden. Diese Materialien sind ebenfalls in geringen, schwer zu entfernenden Mengen vorhanden und sind für das äthylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoff produkt sehr nachteilig. In einer verwandten deutschenAnother feature of the present invention with regard to the purification of the effluent in the oxidative Dehydration is the presence of carbonyl compounds as impurities. Generally the carbonyl compounds Contain 1 to 8 carbon atoms, for example 1 to 6 carbon atoms when a C ^ -Cg compound is dehydrated, and they will contain 1 to 2 carbonyl groups. Formaldehyde should be included in this definition. These materials are also present in small, difficult-to-remove quantities and are very disadvantageous for the ethylenically unsaturated hydrocarbon product. In a related German
Patentschrift (Patentanmeldung P 23 04 963.0Patent specification (patent application P 23 04 963.0
entsprechend der Serial Nr. 223,363, eingereicht am 3.2.1972) wird ein Verfahren und ein Katalysator für die Entfernung dieser Carbonylverbindungen beschrieben. Eine große Anzahl von verwendbaren Katalysatoren wird in der genannten Patentschrift zur Entfernung von Carbonylverbindungen beschrieben. Es wurde Jedoch gefunden, daß Nickel in Form von 33 Gew.% Nickelferrit auf 67% Aluminiumoxyd nicht verwendbar ist, da der Katalysator verkokt oder nicht arbeitet. Es wurde gefunden, daß andere Eisenverbindungen, die. kein Nickel enthalten, für die Entfernung von Carbonylverbindungen hochwirksam sind. Es war daher sehr überraschend und unerwartet, daß bei dem erfindungsgemäßencorresponding to Serial No. 223,363, filed on February 3, 1972) discloses a method and a catalyst for the removal of these Carbonyl compounds described. A large number of useful catalysts are disclosed in the cited patent for the removal of carbonyl compounds. However, it has been found that nickel in the form of 33% by weight nickel ferrite to 67% aluminum oxide cannot be used because the catalyst coked or not working. It has been found that other iron compounds that. does not contain nickel for removal of carbonyl compounds are highly effective. It was therefore very surprising and unexpected that in the inventive
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Katalysator, der Nickel als wesentlichen Bestandteil enthält, die acetylenischen Verbindungen und Carbonylverbindungen wesentlich vermindert werden ohne Verkoken. Die besondere Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindung kann auf die synergistische Wirkung all der hierin beschriebenen Verbindungen zurückzuführen sein, trotz der nachteiligen Wirkung von Nickel, wenn es in geringeren Mengen als die wesentlichen Bestandteile verwendet wird.Catalyst which contains nickel as an essential component, the acetylenic compounds and carbonyl compounds are essential can be reduced without coking. The particular effect of the compound according to the invention can be based on the synergistic Effect of all of the compounds described herein, despite the adverse effect of nickel, when used in amounts less than the essential ingredients.
Der erfindungsgemäße Acetylenbeseitigungskatalysator oder -Verminderungskatalysator ist ebenfalls ein ausgezeichneter Carbonylbeseitigungs- oder -Verminderungskatalysator, da von diesem Katalysator beide Funktionen durchgeführt werden mit einem minimalen Verlust an anderen Kohlenwasserstoffen in dem Strom. Bei der Eliminierung der Nickelkomponente aus dem erfindungsgemäßen Katalysator bleibt ein Decarbonylierungskatalysator zurück, wie er in der genannten Anmeldung beschrieben wird. Die vorliegende Erfindung kann somit als Verbesserung des bekannten Decarbonylierungskatalysators angesehen werden, wobei die Verbesserung darin liegt, daß die wesentliche Nickelkomponente bei der Verminderung der acetylenischen Verbindungen mitverwendet wird.The acetylene removal catalyst or reduction catalyst of the present invention is also an excellent one Carbonyl removal or reduction catalyst, since both functions are performed by this catalyst minimal loss of other hydrocarbons in the stream. When eliminating the nickel component from the According to the invention, a decarbonylation catalyst remains, as described in the application mentioned will. The present invention can thus be regarded as an improvement of the known decarbonylation catalyst, the improvement being that the essential nickel component in the reduction of acetylenic compounds is also used.
Im folgenden wird ein vorgeschlagener Mechanismus erläutert, der von Beobachtungen des Verfahrens stammt und nicht als Begrenzung angesehen werden soll. Man nimmt an, daß das Metall und das Erdalkalimetall die Hauptdecarbonylierungsteilnehmer sind und daß das Metall ein "Katalysator" für die Wassergasreaktion ist, wobei Wasserstoff unter den Produkten ist, und daß das Alkalimetall ein Aktivator für den Metall-Wassergas-"Katalysator" ist. Man nimmt an, daß das Nickel ein Hydrierungskatalysator ist, wobei die acetylenischen Verbindungen hydriert werden. Die geringen Mengen an Wasserstoff, die in dem System inhärent vorhanden sind, scheinen auszureichen, um dies zu bewirken, und zusätzlich können diese Komponenten andere Funktionen bewirken und synergistische Eigenschaften besitzen, die zur Zeit noch nicht bekannt sind.The following is a suggested mechanism that is based on observations of the process and not as a limitation should be viewed. It is believed that the metal and the alkaline earth metal are the major decarbonylation participants and that the metal is a "catalyst" for the water gas reaction with hydrogen among the products and that the alkali metal is an activator for the metal-water gas "catalyst" is. The nickel is believed to be a hydrogenation catalyst, with the acetylenic compounds be hydrogenated. The small amounts of hydrogen inherently present in the system appear to be sufficient to do this to effect, and in addition these components can effect other functions and have synergistic properties, which are not yet known.
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Dieses System wird nicht als üblicher oxydativer Dehydrierungskatalysator angesehen, bedingt durch die Anwesenheit von Alkalimetall, von dem man beobachtet hat, daß es die Wirksamkeit von bestimmten oxydativen Dehydrierungskatalysatoren beseitigt. Beispielsweise ist die Wassergasreaktion wichtig, um den Katalysator sauberzuhalten und den Koks, der während der Behandlung gebildet wird, zu entfernen. Die Wassergasreaktion ist jedoch weniger wichtig, wenn Sauerstoff vorhanden ist. Bei einer typischen Verwendung bei der vorliegenden Erfindung, beispielsweise wo das erfindungsgemäße Katalysatorbett unmittelbar nach oder auf die oxydative Dehydrierung verwendet wird, ist der Reaktionsstrom arm an Sauerstoff. Obgleich Sauerstoff eingespritzt werden kann, ist es vermutlich am besten, wie es im folgenden erläutert wird, dies nicht zu tun.This system is not used as a conventional oxidative dehydrogenation catalyst considered due to the presence of alkali metal, which has been observed to have the effectiveness of eliminated certain oxidative dehydrogenation catalysts. For example, the water gas reaction is important to the catalyst clean and remove the coke that is formed during the treatment. The water gas reaction is but less important when oxygen is present. In typical use in the present invention, for example where the catalyst bed according to the invention is used immediately after or on the oxidative dehydrogenation, the reaction stream is poor in oxygen. Although oxygen can be injected, as will be explained below, it is probably best not to.
Obgleich die Alkalimetalle als Hauptaktivatoren für den Wassergas- "Katalysator" angesehen werden, besitzen die Erdalkalimetalle ebenfalls in dieser Hinsicht eine gewisse Kapazität und können einen Teil des Alkalimetalls ersetzen. Dies ist besonders geeignet, wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, um beim Entkoken des Katalysators zu helfen.Although the alkali metals are the main activators for the water gas Considered "catalyst", the alkaline earth metals also have a certain capacity in this regard and can replace part of the alkali metal. This is particularly suitable when there is sufficient oxygen, to help decoke the catalyst.
Der erfindungsgemäße Katalysator wird vor seiner Verwendung reduziert. Die Reduktion wird in an sich bekannter Weise durchgeführt, jedoch ist eine Strömung von Wasserstoff durch den Katalysator während 5 Minuten bis mehreren Stunden, z.B. 5 Stunden, bei Temperaturen von 260 bis 8700C (500 bis 160O0F) geeignet. So wenig wie 5 bis 30 Minuten Zeit bei 427 bis 7040C (800 bis 13000F) sind nützlich und ähnliche Ergebnisse werden bei 3 Stunden im gleichen Temperaturbereich erhalten. Im allgemeinen werden die Temperaturen um 482 bis 593°C (900 bis 11000F) liegen. Es wurde beobachtet, daß die Reduktion für die Acetylenreduktion günstig ist. Andere Reduktionsmittel wie n-Butan können verwendet werden, um den Katalysator zu reduzieren.The catalyst according to the invention is reduced before it is used. The reduction is carried out in manner known per se, however, a flow of hydrogen through the catalyst for 5 minutes to several hours, for example 5 hours, suitably at temperatures of 260-870 0 C (500 to 160o F 0). As little as 5 to 30 minutes of time at 427 to 704 ° C (800 to 1300 ° F) is useful, and similar results are obtained at 3 hours in the same temperature range. In general, the temperatures of around 482-593 ° C (900 to 1100 0 F). It has been observed that the reduction is beneficial for the acetylene reduction. Other reducing agents such as n-butane can be used to reduce the catalyst.
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Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können als solche verwendet werden oder Katalysatorträger können damit beschichtet werden. Katalysatorträger sind bekannt und umfassen solche Verbindungen wie Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd, Siliciumcarbid usw. Verdünnungsmittel können ebenfalls in den Kataly-. sator eingearbeitet werden, solange das Verdünnungsmittel nicht die Wirkung des Katalysators stört. Bevorzugt sollte der Träger eine niedrige Oberfläche und eine niedrige Acidität aufweisen.The catalysts according to the invention can be used as such or catalyst supports can be coated with them will. Catalyst supports are known and include such compounds as aluminum oxide, silicon dioxide, silicon carbide etc. Diluents can also be used in the catalyst. must be incorporated as long as the diluent does not interfere with the action of the catalyst. Should be preferred Carries a low surface area and a low acidity exhibit.
Die Gasmischung, die behandelt wird- und die die acetylenischen Verbindungen als Verunreinigung enthält, kann von einer Vielzahl von Quellen stammen. Die Erfindung ist jedoch besonders ' geeignet für die Reinigung von Gasabströmen, die bei der oxydativen Dehydrierung organischer Verbindungen einschließlich Kohlenwasserstoffen anfallen, bei denen Luft oder Sauerstoff, verdünnt mit nichtkondensierbaren Verdünnungsmitteln wie Stickstoff oder Helium, verwendet wird. Beispiele von oxydativen Dehydrierungsverfahren werden in den US-Patentschriften 3 207 805, 3 284 536, 3 320 329, 3 342 890 und 3 476 824 beschrieben. The gas mixture that is being treated - and that of the acetylenic ones Containing compounds as an impurity can come from a variety of sources. However, the invention is special ' suitable for the purification of gas effluents that occur in the oxidative dehydrogenation of organic compounds including Hydrocarbons arise in which air or oxygen, diluted with non-condensable diluents such as Nitrogen or helium is used. Examples of oxidative dehydrogenation processes are given in US patents 3,207,805, 3,284,536, 3,320,329, 3,342,890, and 3,476,824.
Organische Verbindungen, die dehydriert werden sollen, können acyclische, cycloaliphatische oder Alkylaryl-Verbindungen mit 3 oder' 4 bis 9 Kohlenstoffatomen sein, die mindestens, zwei benachbarte Kohlenstoffatome enthalten, wovon jedes dieser Kohlenstoffatome mindestens daran gebunden ein Wasserstoffatom enthält. Olefine, Diolefine oder ungesättigte Verbindungen können aus mehreren gesättigten Verbindungen hergestellt werden, beispielsweise kann Butadien-1,3 aus n-Butan hergestellt werden. Eine Mischung aus Monoolefinen und Diolefinen kann ebenfalls hergestellt werden wie eine Mischung aus Butadien-1,3 und Butenen aus einem Beschickungsmaterial aus einer Mischung aus n-Butan und Buten. Cyclohexan kann zu Cyclohexen und/oder Benzol dehydriert werden. Äthylbenzol· oder Äthylcyclohexan kann zu Styrol dehydriert werden. Gute Ergebnisse können mit einem organischen Beschickungsraaterial erhal-Organic compounds to be dehydrated can be acyclic, cycloaliphatic or alkylaryl compounds with 3 or 4 to 9 carbon atoms containing at least two adjacent carbon atoms, each of which Carbon atoms bonded to at least one hydrogen atom contains. Olefins, diolefins or unsaturated compounds can be made from several saturated compounds for example, 1,3-butadiene can be produced from n-butane will. A mixture of monoolefins and diolefins can also be made as a mixture of 1,3-butadiene and butenes from a feed of a mixture of n-butane and butene. Cyclohexane can become cyclohexene and / or benzene are dehydrated. Ethylbenzene or ethylcyclohexane can be dehydrogenated to styrene. Good results can be obtained with an organic feed material
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ten werden, welches mindestens 50 wie mindestens 75 Mol-% eines acyclischen aliphatischen Kohlenwasserstoffs enthält. Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 5 Kohlenstoffatomen mit einer geraden Kette mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen, beispielsweise solche mit einer einfachen Doppelbindung, können verwendet werden. Bevorzugt sind die monoäthylenisch ungesättigten Verbindungen oder Mischungen aus gesättigten und monoäthylenisch ungesättigten Verbindungen. Kohlenwasserstoffe mit 4' bis 8 Kohlenstoffatomen sind ein bevorzugtes Beschickungsmaterial, wobei n-Butan, n-Buten, Isopentan, Isopenten, Äthylbenzol und Mischungen davon ausgezeichnete Ergebnisse ergeben.which are at least 50 and at least 75 mol% an acyclic aliphatic hydrocarbon. Hydrocarbons with 4 to 5 carbon atoms with a straight chain with at least 4 carbon atoms, for example those with a single double bond, can be used will. The mono-ethylenically unsaturated compounds or mixtures of saturated and mono-ethylenic are preferred unsaturated compounds. Hydrocarbons of 4 'to 8 carbon atoms are a preferred feedstock, with n-butane, n-butene, isopentane, isopentene, ethylbenzene and mixtures thereof give excellent results.
Sauerstoff wird im allgemeinen in die Dehydrierungszone im Bereich von ungefähr 0,20 Mol Sauerstoff bis 2,0 oder 3,0 Mol Sauerstoff/Mol Kohlenwasserstoff, der dehydriert werden soll, eingeleitet. Ein bevorzugter Bereich für den Sauerstoff beträgt ungefähr 0,3 bis 1,50 Mol Sauerstoff/Mol Kohlenwasserstoff, der dehydriert werden soll. Man kann entweder Luft, Sauerstoff oder Sauerstoff, verdünnt mit einem Verdünnungsmittel wie Stickstoff, Helium u.a., verwenden. Der Sauerstoff kann in Gasform oder mit einem festen Sauerstoffträger wie in der US-PS 3 420 911 beschrieben eingeführt werden. Dampf kann in die Dehydrierungszone in Mengen von ungefähr 2 bis 40 Mol Dampf/Mol Kohlenwasserstoff, der dehydriert werden soll, eingeleitet werden. Ein vorteilhafter Bereich beträgt 2 bis 20 Mol Dampf/Mol Kohlenwasserstoff.Oxygen is generally in the area in the dehydrogenation zone from about 0.20 moles of oxygen to 2.0 or 3.0 moles of oxygen / mole of hydrocarbon to be dehydrogenated, initiated. A preferred range for the oxygen is about 0.3 to 1.50 moles oxygen / mole hydrocarbon, to be dehydrated. One can either use air, oxygen, or oxygen diluted with a diluent such as nitrogen, helium, etc. The oxygen can be in gaseous form or with a solid oxidizer as in U.S. Patent 3,420,911. Steam can introduced into the dehydrogenation zone in amounts of about 2 to 40 moles of steam / mole of hydrocarbon to be dehydrogenated will. An advantageous range is from 2 to 20 moles of steam / mole of hydrocarbon.
Die Dehydrierungsreaktion kann in Abwesenheit von Kontaktkatalysatoren durchgeführt werden, aber bessere Ergebnisse werden erhalten, wenn die Umsetzung in Anwesenheit von Metalloder Metallverbindungskatalysatoren durchgeführt wird. Die Dehydrierungsreaktion kann in einem Reaktor mit stationärer oder fluider Schicht durchgeführt werden. Reaktoren, die üblicherweise für die Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen zu Butadien verwendet werden, können eingesetzt werden. Der Gesamtdruck in der Dehydrierungszone kann geeigneterweiseThe dehydrogenation reaction can be carried out in the absence of contact catalysts can be carried out, but better results are obtained when the reaction is carried out in the presence of metal or Metal compound catalysts is carried out. The dehydrogenation reaction can be carried out in a reactor with stationary or fluid layer can be carried out. Reactors commonly used for the dehydrogenation of hydrocarbons too Butadiene used can be used. The total pressure in the dehydrogenation zone can suitably
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bei ungefähr Atmosphärendruck liegen. Man kann jedoch auch höhere Drucke oder Vakuum verwenden. Drucke wie von ungefähr Atmosphärendruck (oder darunter) bis zu ungefähr 7,3 bis 21,1 atü (100 bis 300 psig) können verwendet werden. Die Dehydrierungsreaktion wird üblicherweise bei einer Temperatur von mindestens ungefähr 2500C wie bei einer Temperatur, die über ungefähr 300 oder 3750C liegt, durchgeführt, und die maximale Temperatur in dem Reaktor kann ungefähr 700 oder 8000C betragen oder sie kann eventuell höher als 9000C sein.be around atmospheric pressure. However, higher pressures or a vacuum can also be used. Pressures such as from about atmospheric (or below) up to about 7.3 to 21.1 atmospheres (100 to 300 psig) can be used. The dehydrogenation reaction is usually carried out at a temperature of at least about 250 ° C., such as at a temperature which is above about 300 or 375 ° C., and the maximum temperature in the reactor can be about 700 or 800 ° C. or it can possibly be higher than 900 ° C.
Der Abstrom aus der Dehydrierungszone kann die unreinen ungesättigten organischen Produkte, verschiedene Verunreinigungen einschließlich oxygenierter Kohlenwasserstoffe, nichtkondensierbare Gase und vielleicht nicht umgewandeltes Beschikkungsmaterial, Sauerstoff und Dampf enthalten. Wird Luft als Sauerstoffquelle verwendet, wird Stickstoff in relativ großen Mengen als nichtkondensierbares Gas vorhanden sein. Dampf kann in einer Menge bis zu 96 Mol-%, bezogen auf den gesamten Abstrom, wie von ungefähr 5 bis 96% vorhanden sein. Bezogen auf wasserfreie Grundlage, wird die organische Phase einschließlich des dehydrierten Produktes, nichtumgesetztem Beschickungsmaterial, oxygenierter Kohlenwasserstoffe, Polymer und Teer und Vorstufen davon und irgendwelchen organischen Zersetzungsprodukten im allgemeinen von ungefähr 1 bis 50 Mol-%t bezogen auf den Abstrom, ausmachen und wird im allgemeinen im Bereich von ungefähr 3 bis 30 Mol-%, bezogen auf den Abstrom, liegen. Ebenfalls auf wasserfreier Basis werden die nichtkondensierbaren Gase wie Stickstoff oder COp im allgemeinen in einer Menge von ungefähr 5 bis 93 Mol-%, bezogen auf den gesamten Abstrom, vorhanden sein, öfter liegen sie jedoch im Bereich von ungefähr 20 oder 40 bis 80 Mol-%.The effluent from the dehydrogenation zone may contain the impure unsaturated organic products, various impurities including oxygenated hydrocarbons, non-condensable gases and perhaps unconverted feedstock, oxygen and steam. If air is used as the source of oxygen, nitrogen will be present in relatively large quantities as a non-condensable gas. Steam can be present in an amount up to 96 mole percent, based on total effluent, such as from about 5 to 96 percent. On an anhydrous basis, the organic phase including the dehydrogenated product, unreacted feedstock, oxygenated hydrocarbons, polymer and tar and precursors thereof, and any organic decomposition products will generally constitute, and will, from about 1 to 50 mole percent t of the effluent generally in the range of about 3 to 30 mole percent based on the effluent. Also on an anhydrous basis, the non-condensable gases such as nitrogen or COp will generally be present in an amount of about 5 to 93 mole percent based on total effluent, but more often they will be in the range of about 20 or 40 to 80 mole percent. %.
Der Ausdruck "nichtkondensierbare" oder "inerte nichtkondensierbare" Gase bezieht sich auf jene Gase, mit Ausnahme der Kohlenwasserstoffe, wie Stickstoff, COp und CO, die unter den auftretenden Bedingungen nicht kondensieren.The term "non-condensable" or "inert non-condensable" Gases refers to those gases, with the exception of the hydrocarbons, such as nitrogen, COp and CO, which are among the Do not condense under the conditions that occur.
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Bei den Verfahren, bei denen der abströmende Strom, der über den erfindungsgemäßen Katalysator geleitet wird, sauerstoffarm ist, insbesondere weniger als 1 Mol-%, bezogen auf den Reaktorabstrom, ausmacht, ist die Wassergasreaktion ein wichtiges Merkmal und etwas Dampf ist wesentlich, um den Katalysator auf technische Weise geeignet zu verwenden. Wenn der abströmende Strom aus der oxydativen Dehydrierung stammt, wird Dampf üblicherweise ein üblicher Bestandteil des abströmenden Stroms sein und in wesentlichen Mengen, beispielsweise 3 bis 30 Mol Dampf/Mol gesamter organischer Verbindung (beispielsweise ungesättigter Kohlenwasserstoff und Carbonyle), . vorhanden sein.In the processes in which the outflowing stream, which is passed over the catalyst according to the invention, is low in oxygen is, in particular less than 1 mol%, based on making up the reactor effluent, the water gas reaction is an important feature and some steam is essential to the catalyst technically suitable to use. If the effluent comes from oxidative dehydrogenation, Steam is usually a common component of the effluent Be current and in substantial quantities, for example 3 to 30 moles of steam / mole of total organic compound (e.g. unsaturated hydrocarbons and carbonyls), . to be available.
Die abströmenden Gase, die die Dehydrierungszone verlassen, werden im allgemeinen eine Temperatur von mindestens 400 oder 450°C besitzen, wobei geeignete Bereiche zwischen 450 oder 5000C und 800 oder 9000C liegen·, abhängig von dem besonderen Dehydrierungsverfahren. Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Gase direkt in die Katalysatorschicht für die Entfernung von acetylenisehen Verbindungen eingeleitet oder sie werden mindestens in die Katalysatorschicht vor der Kondensation des Dampfes aus den abströmenden Gasen geleitet. Diese Katalysatorschicht kann in der gleichen Reaktorkammer wie die Dehydrierungsschicht vorhanden sein. Inertes Packmaterial kann gegebenenfalls zwischen den Dehydrierungskatalysator und den Carbonylzerstörungskatalysator gepackt werden. Im allgemeinen wird der Reaktorabstrom nicht merklich abkühlen, bevor er auf den Acetylenentfernungskatalysator trifft, und daher wird die Temperatur innerhalb der Bereiche liegen wie für den Reaktorabstrom. Gegebenenfalls kann man das gasförmige Beschickungsmaterial vor dem Kontaktieren mit dem Acetylenentfernungskatalysator abkühlen oder erwärmen, um eine optimale Temperatur für die Carbonylzerstörung zu erhalten, ohne daß die Produkte nachteilig beeinflußt werden. Es fällt ebenfalls unter den Rahmen der vorliegenden Erfindung, einen Teil oder Bestandteile des Reaktorabstroms vor dem Behandeln mit dem Katalysator zu entfernen.The effluent gases leaving the dehydrogenation zone will have at least 400 or 450 ° C in general, a temperature, suitable ranges between 450 and 500 0 C and 800 0 C or 900 are ·, depending on the particular dehydrogenation process. According to a preferred embodiment of the invention, the gases are introduced directly into the catalyst layer for the removal of acetylenic compounds or they are at least passed into the catalyst layer before the condensation of the vapor from the gases flowing out. This catalyst layer can be present in the same reactor chamber as the dehydrogenation layer. Inert packing material can optionally be packed between the dehydrogenation catalyst and the carbonyl destruction catalyst. In general, the reactor effluent will not cool appreciably before it encounters the acetylene removal catalyst and therefore the temperature will be within the ranges as for the reactor effluent. Optionally, the gaseous feed material can be cooled or heated prior to contacting it with the acetylene removal catalyst in order to obtain an optimal temperature for carbonyl destruction without adversely affecting the products. It is also within the scope of the present invention to remove some or all of the reactor effluent prior to treatment with the catalyst.
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Normalerweise wird die Zusammensetzling, die zu dem Acetylenentfernungskatalysator geleitet wird, mindestens 3 oder 5 Mol nichtkondensierten Dampf/Mol gesamter organischer Verbindung wie Kohlenwasserstoff enthalten und sie kann "beispielsweise 3 Ms 30 Mol Dampf enthalten. Der Reaktorabstrom wird im allgemeinen weniger als 5 Mol-% freien Sauerstoff enthalten, und er kann zu Anfang weniger als i MoI-^, "bezogen auf den Reaktorabstrom, enthalten. Es ist möglich, Sauerstoff zu dem Reaktorabstrom zuzufügen, bevor man ihn mit dem Acetylenentfernungskatalysator behandelt.Usually the composition passed to the acetylene removal catalyst will be at least 3 or 5 moles of non-condensed vapor / mole of total organic compound such as hydrocarbon and it can "for example Contains 3 Ms 30 moles of steam. The reactor effluent will generally be less than 5 mole percent free oxygen and it may initially be referred to as less than i MoI- ^, " on the reactor effluent. It is possible to add oxygen to the reactor effluent before adding it to the Treated acetylene removal catalyst.
Die Anwesenheit von Sauerstoff kann nachteilig sein, da die erfindungsgemäßen Acetylenentfernungskatalysatoren vollständig zu ungesättigten Verbindungen, beispielsweise Kohlenwasserstoff produkten, oxydiert werden können. Obgleich Sauerstoff verhindert, daß der Katalysator verkokt, kann es möglich sein, daß ungesättigte Produkte gebildet werden. Aus diesem Grund wird die vorliegende Erfindung so durchgeführt, daß weniger als 5 Mol-% und bevorzugt weniger als 1 Mol-% ftfeier Sauerstoff in dem Beschickungsmaterial vorhanden sind, das über den erfindungsgemäßen Katalysator geleitet wird (auf dampffreier Grundlage).The presence of oxygen can be detrimental to the acetylene removal catalysts of the present invention to unsaturated compounds, for example hydrocarbon products, can be oxidized. Although oxygen If the catalyst prevents coking, unsaturated products may be formed. For this reason, the present invention is carried out so that less than 5 mol% and preferably less than 1 mol% Free oxygen is present in the feed that is passed over the catalyst of the present invention (on a steam-free basis).
Wie oben angegeben, ist die Art der Beschickungsströme zu dem Katalysator, durch den die acetylenischen Verbindungen reduziert werden, üblicherweise so, daß eine geringe Menge an freiem Wasserstoff, bezogen auf die organischen Komponenten, vorhanden sein kann, üblicherweise 10 Mol-% oder weniger und bevorzugt 1 MoI-Ji oder weniger. Es können von oder um 0,5 Mol-% Wasserstoff oder mehr bevorzugt 1 Mol-% vorhanden sein. Die Anwesenheit von Wasserstoff kann wichtig sein, wenn der Mechanismus bei der Reduktion der acetylenischen Verbindung eine Hydrierung umfaßt. Jedoch kann bei dem Mechanismus überhaupt ke,in Wasserstoff auftreten oder wenn er es tut,· kann der Mechanismus anders als über eine Hydrierung verlaufen. Auf jeden Fall wurde beobachtet, daß Wasserstoff in dem Beschickungsstrom, der den Katalysator, wo die acetylenischenAs stated above, the nature of the feed streams is too the catalyst by which the acetylenic compounds are reduced, usually so that a small amount of free hydrogen, based on the organic components, may be present, usually 10 mol% or less and preferably 1 mol-Ji or less. It can be from or around 0.5 mole percent hydrogen or more preferably 1 mole percent is present be. The presence of hydrogen can be important when considering the mechanism in the reduction of the acetylenic compound comprises hydrogenation. However, in the mechanism at all ke, can occur in hydrogen or, if it does, the mechanism can proceed differently than via hydrogenation. In any event, it was observed that hydrogen in the feed stream, of the catalyst where the acetylenic
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Verbindungen reduziert werden, verläßt, vorhanden ist.Connections are reduced, leaves, is present.
Wasserstoff kann zu den Beschickungsströmen zugegeben werden, um den Gehalt des Stroms innerhalb der oben angegebenen Grenzen einzustellen. Die Abwesenheit von Wasserstoff oder eine geringere Menge als oben beschrieben beeinflußt die vorliegende Erfindung nicht. Da üblicherweise nur geringe Mengen an Acetylenen gehandhabt werden, muß ausreichend Wasserstoff in situ für die Verwendung gebildet werden, wenn Wasserstoff wie oben angegeben verwendet wird.Hydrogen can be added to the feed streams in order to adjust the content of the current within the limits given above. The absence of hydrogen or a the amount less than that described above affects the present Invention not. Since only small amounts of acetylenes are usually handled, sufficient hydrogen must be used in situ for use when hydrogen is used as noted above.
Die gasförmige Zusammensetzung, die in die Katalysatorzone für die Acetylenentfernung eingeleitet wird, enthält bevorzugt, mit Ausnahme von irgendwelchem vorhandenen Wasser, um oder von 3»5 bis 80 Mol-?6 ungesättigten Kohlenwasserstoff, um oder von 0,0005 bis 2,5 Mo1-% Carbonylverbindungen, um oder von 0,0001 bis 2,5 Mol-%: Acetylene und um oder von 5 bis 93 Vlol-% nichtkondensierbare Gase (d.h. Gase, die unter den Kontaktbedingungen mit dem Katalysator-nicht kondensieren), wobei alle Angaben auf die Gesamtmol an gasförmiger Zusammen^ Setzung bezogen sind, die zu dem Katalysator geleitet wird.The gaseous composition introduced into the acetylene removal catalyst zone preferably contains, with the exception of any water present, µm or from 3-5 to 80 molar-6 unsaturated hydrocarbon µm or from 0.0005 to 2.5 Mo 1-% carbonyl compounds, um or from 0.0001 to 2.5 mol%: acetylenes and um or from 5 to 93 vol% non-condensable gases (ie gases which do not condense under the contact conditions with the catalyst), all Information is based on the total moles of gaseous composition which is passed to the catalyst.
Nachdem der Katalysator während einer Zeitdauer verwendet wurde, kann er durch Oxydation mit Luft und/oder mit Dampf regeneriert werden. Verfahren für die Regenerierung von Dehydrierungskatalysatoren zur Entfernung von Koks können verwendet werden.After the catalyst has been used for a period of time, it can be regenerated by oxidation with air and / or with steam will. Methods for the regeneration of dehydrogenation catalysts to remove coke can be used will.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. Alle Prozentgehalte sind, sofern nicht anders angegeben, durch das Gewicht ausgedrückt.The following examples illustrate the invention without restricting it. All percentages are unless otherwise indicated, expressed by weight.
Halbtechnische Versuche wurden mit verschiedenen Katalysatorzusammensetzungen durchgeführt, um Acetylenezu entfernen. Als Reaktor verwendete man ein 60,96 cm (24 inch) lange· roetfreies Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von 2,54 cm (1 inch) inSemi-technical experiments were carried out with different catalyst compositions performed to remove acetylenes. A 60.96 cm (24 inch) long rust-free reactor was used as the reactor Steel pipe with an inside diameter of 2.54 cm (1 inch) in
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einem 3100 Watt-Ofen mit drei getrennten Temperaturkontrollelem^enten. Die., obererL ZP^^m^^ß.in^ß^.dXentejj.., als.}.Dampf-. super.erhi.tze.r,,,, Das., Koh^enwiL^ser^pfi-Beschickungsmateriai . wurde., in ,den üWrerhitztf ηJ^ampf. e^nge.lei t e t, beypr\ der. Dampf. eine^pxyda.tiyer.De^^ ....a 3100 watt oven with three separate temperature control elements. The., ObererL ZP ^^ m ^^ ß.in ^ ß ^ .dXentejj .., as. } .Steam-. super.erhi.tze.r ,,,, Das., Koh ^ enwiL ^ ser ^ pfi-Charging material. was., in, the üWrerhitztf ηJ ^ ampf. e ^ nguided, beypr \ der. Steam. a ^ pxyda.tiyer.De ^^ ....
ungef ahren,.. Länge,, ypn.25,<4. cms..( 10. inches) betrat. Unter;; den... ,. . atiyej^ D^^approx., .. length ,, ypn.25, <4. cm s .. (10th inches) entered. Under ;; the... ,. . atiyej ^ D ^^
dü^^ j£,7 cm\dü ^^ j £, 7 cm \
(5 inch) Acetylenentfernungsschipht angebracht ..,Proben des abströmenden Materials werden über der Acetylenentfernungsschichib und .darun.tjer entnomm.en.:.. Aiaalysen.werdeii mit. chrpmato-.,,. graphischen- Gasri;iüss..j.gkeitsyerfahren durchgeführt,,.; ,(5 inch) acetylene removal chip attached .., samples of the effluent material are taken from above the acetylene removal layer and.: .. Aiaalyses.are taken with it. chrpmato -. ,,. graphical gasri; iüss..j.gkeitsyerfahren carried out ,,. ; ,
Das Besphipkungsmaterrial zu. dem. .oxyd.ativen; Dehydrierungskata-... lysator,, (b^ei aedem..^^Beispiel. 4as ,gleiche) ist 9S9i-%ten-2, . .. mit einex, LHS>V yon ^ jJ50j üb.er, .der oxyd.at:L^en Dehydrierungs^ zQ|ier p,.^h Mol.^auqrs^of^ .The Besphipkungsmate r rial. to the. .oxyd.atives ; Dehydration catalyst ,, (b ^ ei aedem .. ^^ example. 4as, same) is 9S9i-% ten-2,. .. with einx, LHS> V yon ^ jJ50j über.er, .der oxyd.at:L^ en dehydration ^ zQ | ie r p,. ^ h Mol. ^ auqrs ^ of ^.
Was.sgrs.^off und; „20, Mql^.DJιmpf/ito^l Kohlenwass er stoff. Die ., Einlaßtemperatur „in,, die pxydatiye Dehydrißrungszone beträgt ..-349 C ,(.^60, F). iind die. temperatur, in der Acetylenentf ernungskatalysatorzone beträgt ungefähr 538 bis 5660C (1ÖÖÖ bis 1.0500F). Jeder Versuch, wird während vieler Stunden durchgeführt,,, wobei die., im folgen^en aufgef^rten Ergebnisse nach mehrwöchigem Betrieb erhalten wurden.Was.sgrs. ^ Off and; "20, Mql ^ .DJιmpf / ito ^ l hydro er material. The inlet temperature in the pyrogenic dehydration zone is -349 ° C (60 ° F). iind the. temperature, ernungskatalysatorzone in the Acetylenentf is approximately 538-566 0 C (1ÖÖÖ to 1050 0 F). Each experiment is carried out for many hours, with the results listed below being obtained after several weeks of operation.
Ein Acetylenentfernungskatalysator wird folgendermaßen hergestellt:; ;6805·; g ^nle^O^il 1^5b gfSaGO^; <FMG), und 890: g NiCO^ . :■ : (49,4%. Jiir.Bak0:riSiReagens)^Mejrdenr^tKPGkenvmiteinander;yer- =; -..·.·■;■ mischt. 1246 g NaOH (Bakfers:-iBgagems^:werden:dn eine: Lösung^ ;- mit 2,83 1 destilliertem Wasser gegeben. Diese Lösung wird zu der trockenen Mischung gegeben und zu Pellets^ mit; eijiemjr..,;;■■/■ Durchmesser yon 0,24 cm (3/32. inch) verarbeitet, und diese werden getrocknet. Der„ Acetylenkatalysator wird wie oben beschrieben geprüft.. Der. oxydative' Dehydrierungskatalysator ergibt eine Umwandlung/Selektivität und eine Ausbeute für Butadien von 74, 95 bzw. 70 Mol-%. Die folgenden NebenprodukteAn acetylene removal catalyst is prepared as follows :; ; 6805 x; g ^ nle ^ O ^ il 1 ^ 5b gfSaGO ^; <FMG), and 890: g NiCO ^. : ■: (49.4%. Jiir.Bak0: riSiReagens) ^ Mejrdenr ^ tKPGkenvwith each other; yer- =; - .. ·. · ■; ■ mixes. 1246 g NaOH (Bakfers: -iBgagems ^: are: dn a: solution ^; - with 2.83 liters of distilled water. This solution is added to the dry mixture and pellets ^ with; eijiemjr .., ;; ■■ / ■ diameter yon be 0.24 cm (3/32. inch) processes, and these dried. The "Acetylenkatalysator is tested as described above .. The. oxidative 'dehydrogenation catalyst results in a conversion / selectivity and a yield of 74 for butadiene, 95 and 70 mol%, respectively. The following by-products
(bezogen auf Butadien) werden
und nachdem ^der Ström über den
geleitet wuräe:' -K cc "(based on butadiene)
and after ^ the stream over the
was directed: '-K cc "
,,,,,..,,,. , -. Über der Schicht Unter der Schicht "' ppm ,,,,, .. ,,,. , -. Above the layer Below the layer "'ppm
Formaldehyd 2000 ?ι&-:. Formaldehyde 2000 ? Ι & - :.
Acetaldehyd 1000 -'viAcetaldehyde 1000 -'vi
Acrolein '; 200Acrolein '; 200
Vinylacetylen "'*" 1800 cs^Ti:-.;^^-^ ~ Vinylacetylene "'*" 1800 cs ^ Ti : -.; ^^ - ^ ~
In jedem der folgenden Beispiele werden ähnliche präparative Katalysatorverfahren verwendet. Die Ergebnisse" sind als"" % Verminderung der Nebenprodüktkbmpöhönte'ih"dem Ström "ausgedrückt. Similar catalyst preparative procedures are used in each of the following examples. The results "are expressed as" % reduction in secondary product risk in "the flow".
Beispiel 2 . ... , Example 2 . ...,
■ ■ ' : ·;^--"J i'^c'lO"'! ■ ■ ': ·; ^ - "J i' ^ c'lO"'!
Katalysatorzusammensetzung 6 : 1 ZnFe2O^ : BaW^i■■ 7:^H--^ Catalyst composition 6: 1 ZnFe 2 O ^: BaW ^ i ■■ 7: ^ H - ^
' ~ "" Na wl;l·"3.Λ'~ "" Well wl; l · "3.Λ
°/o Verminderung* ° / o reduction *
Formaldehyd 98Formaldehyde 98
Acetaldehyd ^,-.-J- _Acetaldehyde ^, -.- J- _
Acrolein ■ : ."--:>:.■ . ;;;- j,: ·- :8Ö;:.:. .-.: Vinylacetylen' :' ':'-. '■"■■ i'' ■· 13Acrolein ■ :. "-:> :. ■. ;;; - j ,: · -: 80;:.:. .- .: Vinylacetylene ' : '':' -. '■" ■■ i'' ■ · 13
Beispiel -5Example -5
Katalysatorzusammensetzung: 6 : 1 Y2/BaCO^ ;,Catalyst composition: 6: 1 Y 2 / BaCO ^;,
7,5% Na 1,0% Ni7.5% Na 1.0% Ni
% Verminderung% Reduction
Formaldehyd 100 Z :■» ·Formaldehyde 100 Z : ■ »·
Acetaldehyd . .. - ; : . λ 80 v Acrolein' ,."_._;·· ,,- 80Acetaldehyde. .. - ; : . λ 80 v acrolein ',. "_._; ·· ,, - 80
Vinylacetylen ,..;._, : s. ^ 65., Vinyl, ..; ._,: s ^ 65
Beispiel 4Example 4
Katalysatorzusammensetzung 6 : 1 ZnFe2O^ : BaCO^Catalyst composition 6: 1 ZnFe 2 O ^: BaCO ^
+ 7,5% Na + 3% Ni+ 7.5% Na + 3% Ni
Formaldehyd
Acetaldehyd
Acrolein
Vinylacetylenformaldehyde
acetaldehyde
Acrolein
Vinyl acetylene
Beispiel 5 Katalysatorzusammensetzung Example 5 Catalyst Composition
ffi Verminderung 98
80
80
80 ffi reduction 98
80
80
80
J)1^ : BaCO, - + 7,5% Na + 10% Ni" J) 1 ^ : BaCO, - + 7.5% Na + 10% Ni "
% Verminderung% Reduction
Formaldehyd 98Formaldehyde 98
Acetaldehyd - 80Acetaldehyde - 80
Acrolein 85Acrolein 85
Vinylacetylen 95Vinyl acetylene 95
Katalysatorzusammensetzung 6:1 ZnFe2O^ : BaCO^5 Catalyst composition 6: 1 ZnFe 2 O ^: BaCO ^ 5
+ 7,5% Na" + 0,10% Pt+ 7.5% Na "+ 0.10% Pt
% Verminderung% Reduction
Formaldehyd 95Formaldehyde 95
Acetaldehyd 40Acetaldehyde 40
Acrolein 40Acrolein 40
Vinylacetylen 5Vinyl acetylene 5
Katalysatorzusammensetzung 6 : 1 ZnFe2O* : BaCO,Catalyst composition 6: 1 ZnFe 2 O *: BaCO,
+ 7,5% Na + 5,0% Cu % Verminderung + 7.5% Na + 5.0% Cu % reduction
Formaldehyd 95Formaldehyde 95
Acetaldehyd 40Acetaldehyde 40
Acrolein 40Acrolein 40
Vinylacetylen 9Vinyl acetylene 9
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Katalysatorzusammensetzung 6 : 1 Fe2O^ : BaCO,Catalyst composition 6: 1 Fe 2 O ^: BaCO,
.+ 5,0% Na. + 5.0% Na
% Verminderung% Reduction
Formaldehyd 95Formaldehyde 95
Acetaldehyd 75Acetaldehyde 75
Acrolein 75Acrolein 75
Vinylacetylen 10Vinyl acetylene 10
Für die weitere Bestätigung dieser Ergebnisse wurden Katalysatorzusammensetzungen entsprechend den Beispielen 2 und 4 in einer großen Versuchsanlage unter den gleichen Bedingungen geprüft. Beide zeigten eine ausgezeichnete Carbonylentfernung, jedoch konnte bei der Acetylenentfernung mit der nicht erfindungsgemäßen Zusammensetzung (Beispiel 8) nur eine sehr geringe Verbesserung beobachtet werden.To further confirm these results, catalyst compositions according to Examples 2 and 4 in a large pilot plant under the same conditions checked. Both showed excellent carbonyl removal but failed acetylene removal with the non-inventive Composition (Example 8) only a very small improvement can be observed.
(Katalysator gem.Beisp.2) (Katalysator gem.Beisp. 4)(Catalyst according to example 2) (catalyst according to example 4)
e6 : 1 ZnFe2O4 : BaCO3 · Φ6 : 1 ZnFe2O4 : BaCO3 e 6: 1 ZnFe 2 O 4 : BaCO 3 · Φ 6: 1 ZnFe 2 O 4 : BaCO 3
+ 7,5% Na + 7,5% Na + 3,0% Ni+ 7.5% Na + 7.5% Na + 3.0% Ni
% Verminderung % Verminderung% Decrease% decrease
83 Tage im Betrieb Tage im Betrieb83 days in operation Days in operation
2Γ TT 2Γ DD
Formaldehyd 98 100 98Formaldehyde 98 100 98
Acetaldehyd 75 . 80 76Acetaldehyde 75. 80 76
Acrolein 80 90 78Acrolein 80 90 78
Vinylacetylen 15 80 90Vinyl acetylene 15 80 90
reduziert mit H2 vor der Inbetriebnahmereduced with H 2 before commissioning
Ein Versuch wurde durch einen 25 ecm Katalysator von 3,36 bis 2,38 mm (6 bis 8 mesh U.S.Standard) in einem 2,54 cm (1 inch) Vycor-Reaktor, der in einem Temperaturbereich von 559 bis 575°C kontrolliert wurde, durchgeführt. Das Beschickungsmaterial inAn attempt was made by a 25 ecm catalyst from 3.36 to 2.38 mm (6 to 8 mesh U.S. Standard) in a 2.54 cm (1 inch) Vycor reactor operating in a temperature range of 559 to 575 ° C was checked. The feed material in
509834/1012509834/1012
den Reaktor enthielt:the reactor contained:
ml/minml / min
Aldehydlösung (50/50-Mischung aus HCHO undAldehyde solution (50/50 mixture of HCHO and
CH3CHO) 6CH 3 CHO) 6
Stickstoff . 720Nitrogen. 720
Butadien-1,3 575Butadiene-1,3 575
CO2 210CO 2 210
Die Ergebnisse wurden am Ende von 80 Minuten aufgenommen. Der Katalysator enthielt 33 Gew.% Nickelferrit, abgeschieden auf 67 Gew.% Aluminiumoxydträger. Der Katalysator verkokte schnell. Ein Katalysator, der 33 Gew.% Strontiumferrit, abgeschieden auf 67 Gew.% Aluminiumoxydträger, enthielt, verkokte nicht und ergab eine 79%ige Carbonylentfernung bei den gleichen Bedingungen. The results were recorded at the end of 80 minutes. The catalyst contained 33% by weight nickel ferrite deposited on 67 % by weight aluminum oxide support. The catalyst coked quickly. A catalyst comprising 33 wt.% Strontium, deposited on 67 wt.% Alumina support containing not coked to give a 79% ig e Carbonylentfernung under the same conditions.
Ein Katalysator für die Entfernung von acetylenisehen und/oder Carbonylverbindungen aus einem Gasproduktstrom ist technisch nur wertvoll, wenn die Materialien, die als Produkte angesehen werden, nicht ebenfalls bei diesem Verfahren entfernt werden oder wenn sie entfernt werden, daß nur sehr geringe Teile davon verlorengehen. Bei dem vorliegenden Beispiel wird ein Katalysator wie er in Beispiel 4 verwendet wurde eingesetzt, d.h. die Zusammensetzung 6 : 1 ZnFe2O^ : BaCO^ + 7,5% Na + 3% Na. Dieser Katalysator wird in einer Versuchsanlage geprüft und die Änderung in der Produktmaterialzusammensetzung des Beschickungsstroms, der eintritt und der den Reduktionskatalysator verläßt, wird besonders bewertet. A catalyst for the removal of acetylenic and / or carbonyl compounds from a gas product stream is only of technical value if the materials which are considered to be products are not also removed in the process, or if they are removed in such a way that only very small amounts of them are lost. In the present example, a catalyst as used in Example 4 is used, ie the composition 6: 1 ZnFe 2 O ^: BaCO ^ + 7.5% Na + 3% Na. This catalyst is tested in a pilot plant and the change in product material composition of the feed stream entering and exiting the reduction catalyst is specially evaluated.
Der verwendete Reaktor enthielt einen oxydativen Dehydrierungskatalysator und darauf folgend den Acetylenreduktionskatalysator. Die beiden Schichten sind durch eine im wesentlichen inerte Schicht aus AMC getrennt. Die LHSV (stündliche Flüssigkeitsraumgeschwindigke'it) des Stroms wird während der Versuchsdauer variiert, um bestimmte Beobachtungen zu machen, aber sie liegt die ganze Zeit zwischen 2,0 und 3,0. DasThe reactor used contained an oxidative dehydrogenation catalyst and then the acetylene reduction catalyst. The two layers are essentially through one inert layer separated from AMC. The LHSV (Liquid Hourly Space Velocity) of the stream is measured during the Trial duration varies to make certain observations, but all the time it is between 2.0 and 3.0. That
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Dampf-zu-Kohlenwasserstoff-Molverhältnis beträgt bei dem Versuch 12,0. Das Dampf-zu-Sauerstöff-Verhältnis beträgt bei dem Versuch- 24 + 0,7 *-md das Sauerstoff-zu-n-Buten-Molverhältnis beträgt bei dem Versuch 0,52. Die LHSV bei dem Versuch ist in der folgenden Tabelle angegeben.Steam to hydrocarbon molar ratio is at that Trial 12.0. The steam-to-oxygen ratio is at the experiment-24 + 0.7 * -md the oxygen-to-n-butene molar ratio in the experiment is 0.52. The LHSV in the attempt is given in the following table.
LHSV Fortlaufende Versuchs LHSV Ongoing Trial
stundenhours
2,49 . 1 - 3352.49. 1 - 335
2,00 335 "- 4012.00 335 "- 401
2,49 401 - 4462.49 401-446
3,00 446 - 572 2,00 . 572 - 6713.00 446-572 2.00. 572-671
2,49 671 - 8122.49 671-812
3,00 812 - 9213.00 812-921
2,00 921 - 9922.00 921-992
2,49 . 992 - 11412.49. 992-1141
2,00 1141 - 14482.00 1141-1448
Das Beschickungsmaterial für den Acetylenkatalysator enthält Butadien, n-Butene, COp, CO und Spurenmengen an Acetylenen und Carbonylen. Der Sinn dieses Versuchs besteht darin, etwa vorhandene Nachteile des Katalysators auf das Butadienprodukt und nichtumgesetzte n-Butene festzustellen. Die Durchschnittswerte sind vermutlich wesentlich aussagekräftiger als die besonderen Zeitangaben, da wie bei tatsächlichen Verfahren die numerischen Werte beachtlich bei den einzelnen Ablesungen variieren, beispielsweise einen Verlust an Butadienen und eine gewisse Zunahme anzeigen. Die durchschnittlichen Werte zeigen einen geringen Kohlenwasserstoffverlust an, den man erwartet hatte. Während dieser Versuche zeigt die Fleckenanalyse (sog. Spotanalyse) von Acetylen-und Carbonylgehalten eine wesentliche Verminderung beider Verbindungen an. Die Werte für die Acetylen- und Carbonylentfernung wurden nicht notwendigerweise von den gleichen Proben bestimmt, sondern innerhalb der gleichen·Zeitspanne. Die Ergebnisse zeigen die kontinuierliche Wirksamkeit des Katalysators.The acetylene catalyst feed contains butadiene, n-butenes, COp, CO and trace amounts of acetylenes and carbonyls. The purpose of this attempt is to identify any disadvantages that the catalyst may have on the butadiene product and unreacted n-butenes to be determined. The averages are probably much more meaningful than the special time information, since they are the same as in actual proceedings the numerical values vary considerably with the individual readings, for example a loss of butadienes and indicate some increase. The average values indicate a small loss of hydrocarbons that can be achieved expected. During these tests, the spot analysis (so-called spot analysis) shows the acetylene and carbonyl contents a substantial reduction in both connections. The values for acetylene and carbonyl removal were not necessarily determined by the same samples but within the same time span. The results show that continuous effectiveness of the catalyst.
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Während des Verlaufs eines 1448stündigen Versuchs erfolgten : 89 getrennte Bestimmungen des Materialgehalts an C^-Verbindüngen über dem Acetylenreduktionskatalysator. Man beobachtete stärke Variationen bei den unterschiedlichen Proben, die als tatsächliche Variationen angenommen werden können oder die als Ergebnis der Änderung von chromatographischen Analysen oder durch beides angesehen werden können. Die angegebenen Ergebnisse sind die kumulativen Durchschnitte der Änderungen · im Gehalt des Stroms, nachdem er über den Acetylenreduktionskatalysator geleitet wurde. Die Ergebnisse sind in C^-Äquivalenten/100 Mol C»-Beschickungsmaterial angegeben. Der Versuch wurde beendigt, da in der Acetylenreduktion ein Fall eintrat. Bei der Prüfung des Acetylenentfernungskatalysators stellte man fest, daß er am oberen Teil verschmolzen bzw. gesintert war. Man stellte fest, daß offensichtlich Wasser auf den Katalysator geflossen war.During the course of a 1448 hour test, the following were carried out : 89 separate determinations of the material content of C ^ compounds over the acetylene reduction catalyst. Strong variations have been observed in the different samples which can be assumed to be actual variations, or which can be viewed as a result of the change in chromatographic analyzes, or by both. The results reported are the cumulative averages of the changes in the content of the stream after it was passed over the acetylene reduction catalyst. The results are reported in C ^ equivalents / 100 moles of C »feed. The experiment was terminated because a fall occurred in the acetylene reduction. When the acetylene removing catalyst was examined, it was found that the upper part was fused or sintered. It was found that apparently water had flowed onto the catalyst.
Durchschnitti.Änderung im Strom nach dem Durchleiten über den g\ Katalysator Stunden Nr.der Proben C^-Äquiv./iOO Mol C»-Beschick.Durchschnitti.Änderung in the stream after passage over the g \ catalyst LVU N ° hours samples C ^ -Äquiv. / IOO mol C "-Beschick.
im Be- Dei d.durchschn. ■ material in De i d.av. ■ material
trieb Bestimmung CO CO2 C^ Butadiendrove determination CO CO 2 C ^ butadiene
0-513 37 -0,163 0,873 -0,209 -0,4110-513 37 -0.163 0.873 -0.209 -0.411
513-1448 52 -0,082 0,874 0,095 -0,829513-1448 52 -0.082 0.874 0.095 -0.829
0-1448 89 -0,116 0,874-0,031 -0,6560-1448 89 -0.116 0.874-0.031 -0.656
Eine.Messung über,und unterhalb des Katalysators· für die Reduktion der acetylenischen Verbindungen wird als eine Probe angesehen.A measurement above and below the catalytic converter for the Reduction of the acetylenic compounds is considered a sample.
Es ist erkennbar, daß keine Anzeichen einer Dehydrierung auftreten, da der Butadiengehalt eine geringe Verminderung zeigt.It can be seen that there are no signs of dehydration, since the butadiene content shows a slight decrease.
Die chromatographische Analyse zeigt die Verminderung der Verunreinigungen folgendermaßen:Chromatographic analysis shows the reduction in Impurities as follows:
509834/1012509834/1012
Formaldehyd
Vinylacetylen
Acetaldehyd
Acroleinformaldehyde
Vinyl acetylene
acetaldehyde
Acrolein
Gleichzeitig mit dem großtechnischen Versuch wurde ein halbtechnischer Versuch entsprechend dem Verfahren der Beispiele 1 bis 8 mit dem gleichen Katalysator durchgeführt. Nach 60 Tagen im Betrieb wurde kein Zeiteinfluß bemerkt. Die Verunreinigungsentfernung aus einem C^-Strom,ähnlich wie er in Beispiel 11 verwendet wurde,zeigt:Simultaneously with the large-scale experiment, a semi-industrial experiment was carried out according to the procedure of the examples 1 to 8 carried out with the same catalyst. No time influence was noticed after 60 days in operation. The impurity removal from a C ^ stream, similar as used in Example 11 shows:
Formaldehyd ■ 100Formaldehyde ■ 100
Vinylacetylen 90Vinyl acetylene 90
Acetaldehyd ' 93Acetaldehyde '93
Acrolein 85Acrolein 85
Es wurde eine Katalysatorzusammensetzung aus Fe-O,, BaCO7,, NiCO* und NaOH hergestellt und der Katalysator wurde auf die Entfernung von Acetylenen entsprechend dem folgenden Verfahren untersucht.A catalyst composition was prepared from Fe-O ,, BaCO 7 ,, NiCO * and NaOH, and the catalyst was tested for removal of acetylenes according to the following procedure.
Katalysatorbestandteile kg (lbs) korrigiert Fe2O3 (87°/o) 31,9 (70,27) =27,8 (61,4) Catalyst components kg (lbs) corrected Fe 2 O 3 (87 ° / o) 31.9 (70.27) = 27.8 (61.4)
BaCO5 4,62(10,19) 4,62 (10,19)BaCO 5 4.62 (10.19) 4.62 (10.19)
NaOH 4,84(10,68) 2,9 (6,4) (Na)NaOH 4.84 (10.68) 2.9 (6.4) (Na)
NiCO3 4,02(8,86) 1,8 (4,0) (Ni)NiCO 3 4.02 (8.86) 1.8 (4.0) (Ni)
Alle Feststoffe wurden in eine Mühle abgemessen und dann in eine Flüssigkeits-Feststoff-Mischvorrichtung gegeben und dazu wurde die NaOH-Lösung gegeben. Die Mischung wurde getrocknet und pelletisiert (0,24 cm = 3/32 inch Pellets.)All solids were measured in a mill and then placed in a liquid-solid mixer and the NaOH solution was added to this. The mixture was dried and pelletized (0.24 cm = 3/32 inch pellets.)
509834/1012509834/1012
Man verwendete im wesentlichen den gleichen Reaktor und das gleiche Beschickungsverfahren wie in den Beispielen 1 bis 8, Der Katalysator hatte die folgende Zusammensetzung:Essentially the same reactor and charging procedure were used as in Examples 1 to 8, The catalyst had the following composition:
6 : 1 Fe2O3 / BaCO3 6: 1 Fe 2 O 3 / BaCO 3
6,65% Na (Analyse)
4,35% Ni (Analyse)6.65% Na (analysis)
4.35% Ni (analysis)
Man erhielt die folgenden Ergebnisse;The following results were obtained;
ffi Verminderungffi reduction
Formaldehyd 99Formaldehyde 99
Acetaldehyd 88Acetaldehyde 88
Acrolein 70Acrolein 70
Vinylacetylen 88Vinyl acetylene 88
509834/1012509834/1012
Claims (1)
und Na in dem Katalysator vorhanden sind.6. The method according to claim 5, characterized in that zinc ferrite is used as the metal ferrite and that Ba
and Na are present in the catalyst.
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