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DE3300982A1 - Verfahren zur herstellung von c(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)- bis c(pfeil abwaerts)4(pfeil abwaerts)-olefinen aus methanol/dimethylether - Google Patents

Verfahren zur herstellung von c(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)- bis c(pfeil abwaerts)4(pfeil abwaerts)-olefinen aus methanol/dimethylether

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Publication number
DE3300982A1
DE3300982A1 DE19833300982 DE3300982A DE3300982A1 DE 3300982 A1 DE3300982 A1 DE 3300982A1 DE 19833300982 DE19833300982 DE 19833300982 DE 3300982 A DE3300982 A DE 3300982A DE 3300982 A1 DE3300982 A1 DE 3300982A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
methanol
olefins
dimethyl ether
catalyst
catalysts
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Withdrawn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
DE19833300982
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Dr. Hoelderich
Wolf Dieter Dr. 6710 Frankenthal Mross
Matthias Dr. 6703 Limburgerhof Schwarzmann
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
Priority to DE19833300982 priority Critical patent/DE3300982A1/de
Priority to EP85101610A priority patent/EP0154829B1/de
Priority to EP83102672A priority patent/EP0090283B1/de
Priority to DE8383102672T priority patent/DE3361378D1/de
Priority to DE8585101610T priority patent/DE3368920D1/de
Publication of DE3300982A1 publication Critical patent/DE3300982A1/de
Priority to US06/649,977 priority patent/US4616098A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/12Silica and alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/86Borosilicates; Aluminoborosilicates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von C2 - bis C4-Olefinen aus
  • Methanol/Dimethylether In neuerer Zeit gewinnen Bemühungen, Methanol zur Herstellung von Olefinen zu verwenden, zunehmendes Interesse.
  • Methanol läßt sich aus Kohle, über Kohlevergasung und Herstellung von Synthesegas, mit Hilfe bewährter Technologien leicht herstellen. Gelingt es, Methanol in wirtschaftlicher Weise in niedere Olefine umzuwandeln, können die heute Ubziehen Weiterverarbeitungsverfahren der chemischen Industrie auch bei der Verwendung von Kohle als Rohstoff beibehalten werden. In den vergangenen Jahren sind daher Verfahren entwickelt worden, die die Herstellung von Olefinen aus Methanol und/oder Dimethylether zum Gegenstand haben.
  • Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der DE-OS 26 15 150 beschrieben. Als Katalysator wird ein Aluminosilikatzeolith ZSM>5 verwendet, der eigentlich ein Aromatisierungskatalysator ist. Die Umsetzung kann aber durch verschiedene Maßnahmen, insbesondere durch die Verkürzung der Verweilzeit, in Richtung Olefinbildung gelenkt werden. weitere die Olefinbildung begünstigende Parameter sind insbesondere die Verdünnung von Methanol bzw. Dimethylether mit Inert,g2sen bzw.
  • Wasserdampf. Die Erfahrung zeigt, daß hohe Olefinausbeuten nur durch eine sehr starke Verdünnung von Methanol und/oder Dimethylether mit Inertgas oder Wasserdampf zu erzielen sind.
  • Andere bekannte Verfahren haben als Nachteil eine geringe Belastbarkeit und eine schnelle Verkokung des Katalysators.
  • Die Verdünnung des Katalysators mit Bindemittel soll ebenfalls ein für die Olefinbildung vorteilhafte da.nahm.e sein, doch werden durch die bisher genutzten Binder auf Basis von Aluminiumoxiden Nebenreaktionen und auch Desaktivierung des Katalysators verursacht.
  • Es wurde nun gefunden, daß man C2- bis C4-Olefine in hoher Ausbeute aus Methanol und/oder Dimethylether durch katalytische Umsetzung bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Zeolithkatalysatoren erhält, wenn man als Katalysatoren Borosilikatzeolithe verwendet, die mit Bindemittelgemischen, aus Siliziumdioxid und Aluminiumoxid, deren Aluminiumoxidgehalt < 10 Gew-.-% ist, verformt sind.
  • Zweckmäßig verwendet man für die Verformung z.B. Bindemittelgemische aus hochdispersem Siliciumdioxid und hochdispersem Aluminiumoxid, oder Bindemittelgemische aus hochdispersem Siliciumdioxid und Boehmit oder Bindemittelgemische aus Kieselgel und Boehmit.
  • Vorteilhaft verwendet man Katalysatoren, bei denen die Borosilikatzeolithe mit hochdispersem Bindemittel, das aus 90 - 98 Gew.-% hochdispersem SiO2 und 10 - 2 Gew.-% hochdispersem Al203 besteht, verformt werden. Als weitere vorteilhafte Binder eignen sich Kieselgel und/oder pyrogene Kieselsäure gemischt mit Boehmit (# 10 Gew.-%). Unter hochdispersen SiO2 und A1203 versteht man Oxide, die aus den entsprechenden Halogeniden durch Pyrolyse hergestellt worden sind. Die Oberflächen von SiO2 gemessen durch Brunner, Emmert, Teller in qm2/g betragen 130 bis 380 und die Oberflächen von Al203 100 bis 200 qm2/g und das Gemisch aus SiO2 und Al203 80 bis 170 qm2/g.
  • Erfindungswesentlich ist, daß der Katalysator einen Restaluminiumoxidgehalt aufweisen muß; Die Anwesenheit von Aluminiumoxid ist besonders vorteilhaft bei der Durchführung der Umsetzung von Methanol in einem Rohrreaktor unter isothermen Bedin3ungen, um die erste Stufe der Reaktion- die Dehydratation des Methanols zu Dimethylether- 9 einzuleiten. Der mit Aluminiumoxid verstrangte Bor-Zeolith ist quasi ein bifunktioneller Katalysator; das Alumine oxid dient zur Dehydratation des Methanols zu Dimethylether und der Bor-Zeolith setzt diesen um zu den gewünschten Olefinen. Ausschließlich mit Kieselgel oder hochdispersen Kieselsäuren verstrangte Borosilikatzeolithe erfordern für die Reaktion mit Methanol Temperaturen ob erhalb 550°C bzw. die Zufuhr oder die Rückvermischung von Olefinen bzw. der Einsatz von reinem Dimethylether.
  • Zur Herstellung der Katalysatoren werden die Borsilikatzeolithe mit den jeweiligen Bindemittel bzw. Bindemittelgemischen zusammen zu Tabletten oder Strängen verformt.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens wird Methanol3 das mit Dimethylether im Gleichgewicht steht, bei einem Druck zwischen Normaldruck und etwa 30 bar, vorzugsweise bei 0 bis 1 bar und bei Temperaturen zwischen 3000C und 650°C, vorzugsweise bei 400°C bis 550°C, an den oben beschriebenen Katalysatoren umgesetzt. Das Methanol kann einen Wassergehalt bis zu 90 Gew.-% haben, zweckmäßig verwendet man als Ausgangsstoff Rohmethanol, das etwa 20 % Wasser enthält.
  • Dem Methanol können auch noch andere niedere Alkohole beigemischt sein. Die Belastung des Katalysators, ausgedrückt in WHSV = h-1 - g Methanol pro g Katalysator und Stunde -, wird zweckmäßig so gewählt, daß die Ausgangsstoffe möglichst quantitativ umgesetzt werden, so daß keine Abtrenn- und Rückführprobleme für nicht umgesetzten 15tethanol/Dimethylether entstehen. Im allgemeinen soll daher die lESV im Bereich von 0>5 bis 50 h-1, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 15 -1 liegen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Olefinselektivität im C2- bis C4-Bereich bei der Methanolumwandlung zu Kohlenwasserstoffen, insbesondere im Temperaturbereich von 4000C bis 6000C wesentlich erhöht.
  • Die Bildung unerwünschter Nebenprodukte wie Methanol und Aromaten, die Aromaten bei Verwendung von Aluminiumoxidbindern entstehen, werden durch den erfindungsgemäßen Katalysator stark zurückgedrängt. Diese Tatsache äußert sich vorteilhaft in der Erhöhung der Laufzeit des eingesetzten Katalysators.
  • Unter Laufzeit versteht man die Zeit zwischen zwei Regenerierungen. Auch die Lebensdauer des Katalysators wird insgesamt verlängert. Der erfindungsgemäße Effekt der Laufzeitverbesserung wirkt sich besonders bei der Umsetzung bei hohen Temperaturen, z.B. in Bereich von 4500C bis 550°C, aus.
  • Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß man die Umsetzung zu C2 - bis C4-Olefinen mit Rohmethanol ohne weiteren Zusatz von inerten Verdünnungsmittel wie N2, He oder H20 ausführen kann.
  • 3ie«Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens wird anhand der nachstehenden Beispiele naher erläutert.
  • Beispiele Katalysator A (erfindungsgemäß) Der Bor-Zeolith wird In einer hydrothermalen Synthese aus 64 g SiO2 (pyrogene Kieselsäure), 12,2 g H3BO3, 800 g einer wäßrigen 1,6-Hexandiamin-Lösung (Mischung 50 : 50) bei 170°C unter autogenem Druck in einem Rührautoklaven hergestellt. Nach Abfiltrieren und Auswaschen wird das kristalline Reaktionsprodukt bei 110°C/24 h getrocknet und bei 500°C/24 h calciniert. Dieser Borosilikatzeolith setzt sich zusammen aus 94,2 Gew.-% SiO2 und 2,32 Gew.-% 3203.
  • 60 g dieses Borosilikatzeolithen werden mit 36,5 g hochdispersem SiO2 und 3,5 g hochdispersem Al203 zu 2 mm-Strängen bei einem Preßdruck von 70 bar verformt. Das Extrudat wird bei 110°C/16 h getrocknet und bei 5000C/16 h calciniert.
  • Katalysator B (erfindungsgemäß) Katalysator B wird wie Katalysator A erhalten, lediglich als Bindemittel werden 30 g hochdisperses SiO2 (Aerosil) und 10 g Boehmit eingesetzt.
  • Katalysator C (erfindungsgemäß) Die Herstellungsweise von Katalysator C entspricht der von den Katalysatoren A und B, jedoch werden hierbei 30 g Kieselgel und 10 g Boehmit als Binder verwendet.
  • An diesen Katalysatoren A, 3, C werden unter isothermen Bedingungen in einem Rohrreaktor Rohmethanol mit 20 Gew.-S Wasser bei 550°C und ISiSV = 7,8 h-1 bez. auf eingesetztes CH3OH quantitativ umgesetzt. Die Ausbeuten, bezogen auf eingesetztes CH2 sind in der Tabelle - die Spalten A, B, C -angegeben.
  • Zum Ausbeutevergleich wurde folgender Katalysator herangezogen, der unter denselben Reaktionsbedingungen wie die Katalysatoren A, B, C getestet wurde.
  • Katalysator D Katalysator D wird erhalten durch Verstrangen des oben beschriebenen Borosilikatzeolithen mit Boehmit im Verhältnis 60 : 40. Die Trocknung erfolgt bei 110°C/16 h und die Calcinierung bei 500°C/16 h.
    Katalysator A B C D
    C2H4 11.3 10.7 7.4 12.0
    C3H6 42.6 39.8 39.5 32.9
    C4H8 23.1 20.7 20.1 16.1
    CH4 1.5 3.6 2.6 7.9
    C2H6 0.3 0.6 0.3 0.6
    C3H8 1.7 1.9 1.8 2.1
    C4H10 1.1 1.3 1.2 1.2
    C5+ -Aliphate 12.2 10.5 15.0 9.4
    C6+ -Aromaten 4.1 8.9 10.2 15.9
    Laufzeit h 15 10 10 7
    g CH3OH/g Katalysator 117 78 78 55

Claims (4)

  1. Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von Olefinen durch katalytische Umsetzung von Methanol und/oder Dimethylether in Gegenwart von Zeolithkatalysatoren bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Borosilikatzeolithe verwendet, die mit Bindemittelgemischen aus Siliziumdioxid und Aluminiumoxid, deren Aluminiumoxidgehalt < 10 Ges % ist, verformt sind.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Verformung Bindemittelgemische aus hochdispersem Siliziumdioxid und hochdispersem Aluminiumoxid verwendet.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Verformung Bindemittelgemische aus hochdispersem Siliziumdioxid und Boehmit verwendet.
  4. 4 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Verformung Bindemittelgemische aus Kieselgel und Boehmit verwendet.
DE19833300982 1982-03-27 1983-01-14 Verfahren zur herstellung von c(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)- bis c(pfeil abwaerts)4(pfeil abwaerts)-olefinen aus methanol/dimethylether Withdrawn DE3300982A1 (de)

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