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IT9021709A1 - PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF ISOBUTENE BY CATALYTIC DEHYDROISOMERIZATION OF N-BUTANE. - Google Patents

PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF ISOBUTENE BY CATALYTIC DEHYDROISOMERIZATION OF N-BUTANE. Download PDF

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IT9021709A1
IT9021709A1 IT021709A IT2170990A IT9021709A1 IT 9021709 A1 IT9021709 A1 IT 9021709A1 IT 021709 A IT021709 A IT 021709A IT 2170990 A IT2170990 A IT 2170990A IT 9021709 A1 IT9021709 A1 IT 9021709A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
catalyst
butane
weight
process according
hydrogen
Prior art date
Application number
IT021709A
Other languages
Italian (it)
Other versions
IT9021709A0 (en
IT1243984B (en
Inventor
Giuseppe Bellussi
Aldo Giusti
Laura Zanibelli
Original Assignee
Eniricerche Spa
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 Eniricerche Spa filed Critical Eniricerche Spa
Priority to IT02170990A priority Critical patent/IT1243984B/en
Publication of IT9021709A0 publication Critical patent/IT9021709A0/en
Publication of IT9021709A1 publication Critical patent/IT9021709A1/en
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un procedimento per la preparazione di isobutene per deidroisomerizzazione catalitica di n-butano. The present invention relates to a process for the preparation of isobutene by catalytic dehydroisomerization of n-butane.

L'isobutene costituisce un intermedio pregiato utilizzato in varie reazioni chimiche, ad esempio quale monomero in reazioni di polimerizzazione e copolimerizzazione, quale agente alchilante, nella produzione di metil ter-butil etere ( reazione con metanolo) e nella produzione di isoprene ( reazione con formaldeide). Isobutene is a valuable intermediate used in various chemical reactions, for example as a monomer in polymerization and copolymerization reactions, as an alkylating agent, in the production of methyl tert-butyl ether (reaction with methanol) and in the production of isoprene (reaction with formaldehyde ).

L'isobutene viene tradizionalmente ottenuto quale sottoprodotto in processi di raffineria quali il cracking termico o catalitico, oppure mediante un procedimento in due stadi nel primo dei quali il n-butano viene isomerizzato cataliticamente ad isobutano e quest'ultimo viene deidrogenato cataliticamente ad isobutene. Isobutene is traditionally obtained as a by-product in refinery processes such as thermal or catalytic cracking, or by means of a two-stage process in which the n-butane is catalytically isomerized to isobutane and the latter is catalytically dehydrogenated to isobutene.

Sono stati recentemente descritti procedimenti catalitici che permettono di realizzare in un unico stadio di reazione la trasformazione di n-alcani in iso-olefine. In particolare , in EP 42.252 l'isobutene viene ottenuto mediante deidroisomerizzazione del n-butano in presenza di un catalizzatore formato da un elemento del gruppo IIIa della tavola periodica, o sale relativo, e da un supporto a bassa acidità. In US 4.433.190 la reazione di deidroisomerizzazione di un n-alcano nella corrispondente iso-olefina viene realizzata su di un catalizzatore ottenuto impregnando con un metallo nobile un boro-silicato cristallino poroso denominato AMS-1B. Questi procedimenti di deidroisomerizzazione non producono risultati completamente soddisfacenti, particolarmente dal punto di vista della limitata resa nel prodotto desiderato. Sono inoltre noti nella tecnica catalizzatori di deidrogenazione formati da un supporto sul quale è stato depositato platino o altro metallo nobile. Tali catalizzatori possono contenere promotori generalmente scelti tra stagno, indio, tallio e tra i metalli alcalino-terrosi . Questi ultimi catalizzatori trovano generalmente impiego nei procedimenti di deidrogenazione di paraffine a lunga catena,come descritto in US 4.486.547 e nella domanda di brevetto italiano IT 23.149/87, depositata il 22 dicembre 1987. Catalytic processes have recently been described which allow to carry out the transformation of n-alkanes into iso-olefins in a single reaction stage. In particular, in EP 42.252 isobutene is obtained by dehydroisomerization of n-butane in the presence of a catalyst formed by an element of group IIIa of the periodic table, or relative salt, and by a low acidity support. In US 4,433,190 the dehydroisomerization reaction of an n-alkane in the corresponding iso-olefin is carried out on a catalyst obtained by impregnating a porous crystalline borosilicate called AMS-1B with a noble metal. These dehydroisomerization processes do not produce completely satisfactory results, particularly from the point of view of the limited yield in the desired product. Also known in the art are dehydrogenation catalysts formed by a support on which platinum or other noble metal has been deposited. Such catalysts can contain promoters generally selected from tin, indium, thallium and alkaline earth metals. The latter catalysts are generally used in long-chain paraffin dehydrogenation processes, as described in US 4,486,547 and in Italian patent application IT 23.149 / 87, filed on 22 December 1987.

Infine in BE 877205 viene descritto un boro-silicato cristallino poroso denominato Boralite B in grado, tra l'altro, di isomerizzare n-paraffine. E' stato ora trovato che l'uso congiunto di una Boralite B e di un catalizzatore supportato di platino, specie con promotore, in condizioni adatte di reazione, consente di deidroisomerizzare n-butano ad isobutene, in un unico stadio e con rese elevate nel prodotto utile. Finally, BE 877205 describes a porous crystalline boral silicate called Boralite B capable, among other things, of isomerizing n-paraffins. It has now been found that the joint use of a Boralite B and a supported platinum catalyst, especially with promoter, under suitable reaction conditions, allows to dehydroisomerize n-butane to isobutene, in a single step and with high yields in the useful product.

In accordo con ciò la presente invenzione riguarda un procedimento per la preparazione di isobutene per deidroisomerizzazione di n-butano, caratterizzato dal fatto che una corrente gassosa di n-butano e idrogeno, eventualmente diluita con azoto, viene posta a contatto, a temperatura elevata, con un letto catalitico fisso di un primo catalizzatore (a) e di un secondo catalizzatore (b), dove detto catalizzatore (a) è formato da un supporto solido e granulare di gamma-allumina porosa sulla superficie del quale sono depositate quantità catalitiche di platino, con o senza promotori, e detto catalizzatore (b) è Boralite B; i granuli di detti catalizzatori (a) e (b) essendo omogeneamente distribuiti nel letto catalitico, oppure essendo ·disposti sottoforma di due strati contigui, lo strato del catalizzatore (a) essendo contattato per primo dalla corrente gassosa di alimentazione. In accordance with this, the present invention relates to a process for the preparation of isobutene by dehydroisomerization of n-butane, characterized in that a gaseous stream of n-butane and hydrogen, possibly diluted with nitrogen, is placed in contact, at high temperature, with a fixed catalytic bed of a first catalyst (a) and a second catalyst (b), where said catalyst (a) is formed by a solid and granular support of porous gamma-alumina on the surface of which catalytic quantities of platinum are deposited , with or without promoters, and said catalyst (b) is Boralite B; the granules of said catalysts (a) and (b) being homogeneously distributed in the catalytic bed, or being arranged in the form of two contiguous layers, the catalyst layer (a) being first contacted by the gas supply stream.

Il supporto utile per il catalizzatore (a) è costituito da allumina nella forma cristallografica gamma, che presenta un'area superficiale da 100 a 400 m /g e un volume globale dei pori da 0,5 a 1,2 ml/g, sottoforma di granuli, estrusi o pastiglie con grandezza utile per l'impiego in un letto catalitico fisso e generalmente variabile da 0,4 a 5 mm. The useful support for the catalyst (a) consists of alumina in the gamma crystallographic form, which has a surface area from 100 to 400 m / g and a global pore volume from 0.5 to 1.2 ml / g, in the form of granules, extrusions or tablets with useful size for use in a fixed catalytic bed and generally variable from 0.4 to 5 mm.

Il catalizzatore (a), utile per gli scopi della presente invenzione, è formato da una gamma allumina avente le caratteristiche sopra riportate, sulla quale è depositato platino in quantità da 0,1 a 1 % in peso. Nella forma preferita di attuazione il catalizzatore (a) contiene addizionalmente, in qualità di promotori, stagno in quantità da 0,1 a 1 % in peso e indio in quantità da 0,05 a 1 %. In questo caso vengono convenientemente mantenuti i seguenti rapporti ponderali platino/indio da 0,3/1 a 1,5/1 e platino/stagno da 0,5/1 a 2/1. Il catalizzatore (a) può contenere ulteriormente tallio in quantità da 0,01 a 1 % in peso e un metallo alcalino e/o alcalino terroso, specialmente magnesio, in quantità da 0,05 a 3,5 % in peso. Tutte le percentuali sopra riportate sono riferite al peso totale del catalizzatore. The catalyst (a), useful for the purposes of the present invention, is formed by a gamma alumina having the above characteristics, on which platinum is deposited in an amount from 0.1 to 1% by weight. In the preferred embodiment the catalyst (a) additionally contains, as promoters, tin in a quantity of from 0.1 to 1% by weight and indium in a quantity of from 0.05 to 1%. In this case, the following weight ratios platinum / indium from 0.3 / 1 to 1.5 / 1 and platinum / tin from 0.5 / 1 to 2/1 are conveniently maintained. The catalyst (a) may further contain thallium in an amount of from 0.01 to 1% by weight and an alkali and / or alkaline earth metal, especially magnesium, in an amount of from 0.05 to 3.5% by weight. All the percentages reported above refer to the total weight of the catalyst.

Il catalizzatore (a) può essere preparato mediante impregnazione con soluzione acquosa acida, specialmente per acido nitrico, dei composti dei metalli catalitici seguita da trattamenti di essicamento e calcinazione del supporto impregnato. Più in particolare per l'impregnazione vengono utilizzati composti idrosolubili e decomponibili a temperatura elevata di platino, ed eventualmente di stagno, indio, tallio e magnesio, come ad esempio acido cloroplatinico, cloruro stannico e nitrati di indio, tallio e magnesio. L'essicamento del supporto impregnato viene convenientemente effettuato a temperature dell'ordine di 100-130 °C in corrente d'aria e la calcinazione viene convenientemente condotta a 400-600 °C, in corrente d'aria per un tempo dell'ordine di 2-8-ore. Il catalizzatore così ottenuto viene sottoposto ad un trattamento di riduzione prima dell'impiego nella reazione di deidroisomerizzazione . Tale trattamento, che può convenientemente essere effettuato nello stesso reattore di deidroisomerizzazione, viene generalmente condotto in corrente di idrogeno, ad temperature elevate ( circa 450-650°C ) per un tempo dell'ordine di 1-5 ore. The catalyst (a) can be prepared by impregnating the compounds of the catalytic metals with acid aqueous solution, especially for nitric acid, followed by drying and calcination treatments of the impregnated support. More specifically, for the impregnation, water-soluble and decomposable compounds at high temperature are used of platinum, and possibly of tin, indium, thallium and magnesium, such as for example chloroplatinic acid, stannic chloride and nitrates of indium, thallium and magnesium. The drying of the impregnated support is conveniently carried out at temperatures of the order of 100-130 ° C in an air stream and the calcination is conveniently carried out at 400-600 ° C, in an air stream for a time of the order of 2-8-hours. The catalyst thus obtained is subjected to a reduction treatment before being used in the dehydroisomerization reaction. This treatment, which can conveniently be carried out in the same dehydroisomerization reactor, is generally carried out in a stream of hydrogen, at high temperatures (about 450-650 ° C) for a time of the order of 1-5 hours.

Il catalizzatore (b), utile per gli scopi della presente invenzione, è una Boralite B. Tale boralite è descritta in BE 877205. Essa presenta nella forma anidra e calcinata la seguente composizione molare con i componenti espressi come ossidi : The catalyst (b), useful for the purposes of the present invention, is a Boralite B. This boralite is described in BE 877205. It has the following molar composition in the anhydrous and calcined form with the components expressed as oxides:

dove where is it

C = catione metallico di valenza n, H , ΝΗ4 , o una miscela di questi. C = metal cation of valence n, H, ΝΗ4, or a mixture of these.

La boralite B viene preparata, come descritto in BE 877205, per reazione in condizioni idrotermali di un derivato del silicio, un derivato del boro, un idrossido di un metallo alcalino e un sale di tetraetilammonio . Più in particolare un derivato del silicio scelto ad esempio tra silice colloidale, gel di silice o silicato sodico, un derivato del boro scelto ad esempio tra acido borico, borati alcalini o trialchilborati , un idrossido di un metallo alcalino e un sale di tetraetilammonio, preferenzialmente tetraetilammonio idrossido, vengono scaldati in autoclave a pressione autogena e ad una temperatura compresa tra 90°C e 160 °C, fino a completa cristallizzazione. Il prodotto cristallino così ottenuto viene quindi filtrato, essiccato e calcinato. Boralite B is prepared, as described in BE 877205, by reaction under hydrothermal conditions of a silicon derivative, a boron derivative, an alkali metal hydroxide and a tetraethylammonium salt. More specifically, a derivative of silicon selected for example from colloidal silica, silica gel or sodium silicate, a derivative of boron selected for example from boric acid, alkaline borates or trialkylborates, an alkali metal hydroxide and a tetraethylammonium salt, preferably tetraethylammonium hydroxide, are heated in an autoclave at autogenous pressure and at a temperature between 90 ° C and 160 ° C, until complete crystallization. The crystalline product thus obtained is then filtered, dried and calcined.

In particolare si preferisce far avvenire la cristallizzazione in presenza di semi di boralite B, in quantità compresa tra 1 e 60 % in peso, che riducono i tempi necessari per la sintesi. In particular, crystallization is preferred in the presence of boralite B seeds, in quantities ranging from 1 to 60% by weight, which reduce the time required for synthesis.

Tali semi sono ottenuti ponendo a reagire in autoclave, negli stessi rapporti descritti in BE 877205, in condizioni idrotermali, per un periodo di tempo di almeno un giorno, un derivato del silicio, un derivato del boro, un idrossido di un metallo alcalino e un sale di tetraalchilammonio . These seeds are obtained by placing a silicon derivative, a boron derivative, an alkali metal hydroxide and a tetraalkylammonium salt.

La boralite B viene utilizzata nella presente invenzione in forma di granuli, estrusi o pastiglie con grandezza adatta per l'impiego in un letto catalitico fisso, generalmente variabile tra 0,4 e 5 mm . Boralite B is used in the present invention in the form of granules, extrusions or tablets with a size suitable for use in a fixed catalytic bed, generally variable between 0.4 and 5 mm.

La preparazione di isobutene, secondo la presente invenzione, viene effettuata alimentando una corrente gassosa di n-butano ed idrogeno ad un letto fisso dei catalizzatori (a) e (b), operando in condizioni di deidroisomerizzazione . The preparation of isobutene, according to the present invention, is carried out by feeding a gaseous stream of n-butane and hydrogen to a fixed bed of catalysts (a) and (b), operating under dehydroisomerization conditions.

Nella corrente gassosa di alimentazione viene convenientemente mantenuto un rapporto molare tra idrogeno e n-butano da 1/2 a 5/1 e preferibilmente da 1/1 a 3/1. La corrente gassosa di alimentazione può inoltre essere opportunamente diluita ad esempio con azoto. In quest'ultimo caso i rapporti molari diventano da 1/2 a 5/1 tra idrogeno e n-butano e da 1/1 a 5/1 tra azoto e n-butano, preferenzialmente da 1/1 a 3/1. A molar ratio of hydrogen to n-butane from 1/2 to 5/1 and preferably from 1/1 to 3/1 is conveniently maintained in the feed gas stream. The gaseous feed stream can also be suitably diluted, for example with nitrogen. In the latter case the molar ratios become from 1/2 to 5/1 between hydrogen and n-butane and from 1/1 to 5/1 between nitrogen and n-butane, preferably from 1/1 to 3/1.

I granuli dei catalizzatori (a) e (b) possono essere uniformemente mescolati nel letto catalitico, oppure i catalizzatori (a) e (b) possono essere disposti sottoforma di letti fissi contigui. In questo secondo caso lo strato del catalizzatore (a) sarà disposto nel reattore di deidroisomerizzazione in modo da venire a contatto per primo con la corrente gassosa di alimentazione. Il letto catalitico conterrà inoltre i catalizzatori (a) e (b) in rapporti ponderali tra di loro da 30/70 a 70/30, preferibilmente dell'ordine di 50/50. The granules of the catalysts (a) and (b) can be uniformly mixed in the catalytic bed, or the catalysts (a) and (b) can be arranged in the form of contiguous fixed beds. In this second case, the catalyst layer (a) will be arranged in the dehydroisomerization reactor so as to come into contact first with the gaseous feed stream. The catalytic bed will also contain the catalysts (a) and (b) in weight ratios to each other from 30/70 to 70/30, preferably of the order of 50/50.

Nella reazione di deidroisomerizzazione si opera ad una temperatura nell'intervallo da 450 a In the dehydroisomerization reaction one operates at a temperature in the range from 450 to

600 °C, ad una pressione da 200 mm Hg fino a 5 Kg/cm e con una velocità spaziale oraria da 0,5 a 4 ore<-1 >( peso n-butano/peso catalizzatore. ora ). Preferibilmente i valori della temperatura variano da 500 a 580 °C, quelli della pressióne variano da 400 min Hg a 2 Kg/cm e la velocità spaziale è dell'ordine di 1 ora ^.<-1>600 ° C, at a pressure from 200 mm Hg up to 5 Kg / cm and with an hourly space velocity from 0.5 to 4 hours <-1> (n-butane weight / catalyst weight. Hour). Preferably the temperature values vary from 500 to 580 ° C, those of the pressure vary from 400 min Hg to 2 Kg / cm and the space velocity is of the order of 1 hour ^. <-1>

Operando in queste condizioni si ottengono conversioni elevate del n-butano alimentato, con rese e selettività elevate nel prodotto utile di reazione. By operating under these conditions, high conversions of the fed n-butane are obtained, with high yields and selectivity in the useful reaction product.

Gli esempi sperimentali che seguono vengono riportati a maggior illustrazione dell'invenzione. Esempio 1 The following experimental examples are reported to better illustrate the invention. Example 1

Preparazione del catalizzatore fa) Preparation of the catalyst fa)

Per la preparazione del catalizzatore (a) viene utilizzata una gamma- allumina commerciale, avente un'area superficiale di 196 m /g e un volume totale dei pori di 0,75 ml/g, sottoforma di granuli di grandezza 0,5-0,8 mm. A 20 g di questa gamma- allumina vengono aggiunti lentamente, sotto agitazione, 30 mi di una soluzione acquosa ottenuta a partire da 0,25 g di nitrato di indio pentaidrato, 0,2 g di cloruro stannico, 0,47 g di acido cloroplatinico (al 16 % in peso di platino) e 1,3 g di acido nitrico al 65 %. Dopo un'ora di contatto alla temperatura ambiente (circa 25 °C), sotto continua agitazione, la massa viene riscaldata a circa 120 °C, per un'ora, sotto un flusso d'aria, per provocare 1'evaporazione sostanzialmente completa del solvente acquoso in eccesso. Il solido essiccato così ottenuto viene calcinato in muffola a 500 °C, per 4 ore in flusso d'aria. Alla fine si raffredda e si recupera il catalizzatore (a) che contiene 0,37 % in peso di platino, 0,45 % in peso di stagno e 0,36 % in peso di indio. For the preparation of the catalyst (a) a commercial gamma-alumina is used, having a surface area of 196 m / g and a total pore volume of 0.75 ml / g, in the form of granules of size 0.5-0, 8 mm. To 20 g of this gamma-alumina, 30 ml of an aqueous solution obtained starting from 0.25 g of indium nitrate pentahydrate, 0.2 g of stannic chloride, 0.47 g of chloroplatinic acid are slowly added, under stirring. (16% by weight of platinum) and 1.3 g of 65% nitric acid. After one hour of contact at room temperature (about 25 ° C), under continuous stirring, the mass is heated to about 120 ° C, for one hour, under an air flow, to cause substantially complete evaporation of the excess aqueous solvent. The dried solid thus obtained is calcined in a muffle at 500 ° C, for 4 hours in a stream of air. At the end the catalyst (a) is cooled and recovered, which contains 0.37% by weight of platinum, 0.45% by weight of tin and 0.36% by weight of indium.

Preparazione del catalizzatore (b) Preparation of the catalyst (b)

In 28,12 g di una soluzione acquosa di tetraetilammonio idrossido al 40 % in peso vengono sciolti 3,0 g di NaOH e 6,4 g di acido borico. Si ottiene una soluzione limpida che viene diluita con 30 g di acqua distillata e aggiunta a 51 g di silice Ludox AS al 30 % in peso di silice. 3.0 g of NaOH and 6.4 g of boric acid are dissolved in 28.12 g of an aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide at 40% by weight. A clear solution is obtained which is diluted with 30 g of distilled water and added to 51 g of Ludox AS silica at 30% by weight of silica.

La sospensione così ottenuta, avente un pH di 12,2, viene lasciata a temperatura ambiente sotto agitazione per 4 ore e quindi posta a cristallizzare in autoclave, in condizioni statiche, a pressione autogena, a 150°C, per 5 giorni. The suspension thus obtained, having a pH of 12.2, is left at room temperature under stirring for 4 hours and then left to crystallize in an autoclave, under static conditions, at autogenous pressure, at 150 ° C, for 5 days.

Si raffredda quindi l'autoclave e si recupera la sospensione lattescente di semi di boralite B. Tale sospensione viene aggiunta in quantità pari al 15 % in peso ad una miscela avente la seguente composizione, dopo che questa è stata mantenuta in agitazione a temperatura ambiente per circa 4 ore: The autoclave is then cooled and the milky suspension of boralite B seeds is recovered. This suspension is added in an amount equal to 15% by weight to a mixture having the following composition, after it has been stirred at room temperature to about 4 hours:

204 g di silice Ludox AS al 30% in peso. 204 g of Ludox AS silica at 30% by weight.

Tale miscela addizionata della sospensione di semi viene posta a cristallizzare in autoclave di acciaio in condizioni statiche a pressione autogena, a temperatura di 150°C, per 3 giorni. This mixture, with the addition of the seed suspension, is left to crystallize in a steel autoclave under static conditions under autogenous pressure, at a temperature of 150 ° C, for 3 days.

Si raffredda l'autoclave, si recupera la boralite B per filtrazione, la si lava con acqua distillata, la si essica a 120 °C, la si calcina per 5 ore a 550 °C e quindi la si scambia in forma acida secondo i metodi dell'arte nota. La boralite B così ottenuta, avente cristalli di dimensioni intorno ad 1 u, viene pastigliata in granuli di 0,4-0,8 min. The autoclave is cooled, boralite B is recovered by filtration, washed with distilled water, dried at 120 ° C, calcined for 5 hours at 550 ° C and then exchanged in acid form according to the methods of the known art. The boralite B thus obtained, having crystals of dimensions around 1 u, is tableted into granules of 0.4-0.8 min.

Esempio 2 Example 2

0.56 g di catalizzatore (a) e 0,47 g di catalizzatore (b), preparati come descritto nell'esempio 1, vengono introdotti separatamente in un reattore di quarzo avente un diametro interno di 10 mm. I due catalizzatori vengono disposti sotto forma di due letti fissi contigui con il catalizzatore (a) disposto superiormente, in modo tale che la corrente di alimentazione, introdotta alla sommità del reattore, venga prima a contatto con il letto del catalizzatore (a).I catalizzatori così predisposti vengono sottoposti a riduzione alimentando una corrente di idrogeno per 2 ore, alla temperatura di 550 °C. 0.56 g of catalyst (a) and 0.47 g of catalyst (b), prepared as described in example 1, are introduced separately into a quartz reactor having an internal diameter of 10 mm. The two catalysts are arranged in the form of two contiguous fixed beds with the catalyst (a) arranged above, so that the feed stream, introduced at the top of the reactor, first comes into contact with the catalyst bed (a). catalysts thus prepared are subjected to reduction by feeding a stream of hydrogen for 2 hours, at a temperature of 550 ° C.

Dopo questo trattamento si procede con la prova di deidroisomerizzazione alimentando al reattore una miscela gassosa contenente n-butano, idrogeno e azoto, con un rapporto molare idrogeno/n-butano pari a 1/1 e con un rapporto molare azoto/n-butano pari a 2/1. Si opera inoltre ad una temperatura di 553 °C alla pressione atmosferica e con una velocità spaziale oraria, valutata sul catalizzatore (a) introdotto nel reattore, pari a 2 ore<-1 >(peso n-butano/peso catalizzatore.ora ). After this treatment, the dehydroisomerization test is carried out by feeding the reactor a gaseous mixture containing n-butane, hydrogen and nitrogen, with a hydrogen / n-butane molar ratio equal to 1/1 and with a nitrogen / n-butane molar ratio equal to at 2/1. Furthermore, one operates at a temperature of 553 ° C at atmospheric pressure and with an hourly space velocity, evaluated on the catalyst (a) introduced into the reactor, equal to 2 hours <-1> (n-butane weight / catalyst weight per hour).

I risultati della prova sono riportati nella tabella 1. The test results are shown in table 1.

Esempio 3 Example 3

Si opera come nell'esempio 2, sottoponendo i catalizzatori (a) e (b) a preventiva riduzione in corrente di idrogeno, a 550 °C, per 2 ore. One operates as in example 2, subjecting the catalysts (a) and (b) to prior reduction in a stream of hydrogen, at 550 ° C, for 2 hours.

Dopo la riduzione si procede con la prova di deidroisomerizzazione alimentando al reattore una miscela gassosa contenente idrogeno, n-butano e azoto, con un rapporto molare idrogeno/n-butano pari a 1/1 e con un rapporto molare azoto/n-butano pari a 2/1. La reazione viene inoltre condotta a 570 °C, a pressione atmosferica e con velocità spaziale oraria, valutata sul catalizzatore (a), pari a 2 ore<-1 >( peso di n-butano/peso di catalizzatore,ora ). After the reduction, the dehydroisomerization test is carried out by feeding the reactor a gaseous mixture containing hydrogen, n-butane and nitrogen, with a hydrogen / n-butane molar ratio equal to 1/1 and with a nitrogen / n-butane molar ratio equal at 2/1. The reaction is also carried out at 570 ° C, at atmospheric pressure and with an hourly space velocity, evaluated on the catalyst (a), equal to 2 hours <-1> (weight of n-butane / weight of catalyst, hour).

I risultati sono riportati in tabella 1. The results are reported in table 1.

Esempio 4 Example 4

Si opera come nell'esempio 2, sottoponendo i catalizzatori (a) e (b) a preventiva riduzione in corrente di idrogeno, a 550 °C, per 2 ore. One operates as in example 2, subjecting the catalysts (a) and (b) to prior reduction in a stream of hydrogen, at 550 ° C, for 2 hours.

Dopo la riduzione si procede con la prova di deidroisomerizzazione alimentando al reattore una miscela gassosa contenente idrogeno e n-butano in rapporto molare tra di loro di 3/1. La reazione viene inoltre condotta a 572 °C, a pressione atmosferica e con velocità spaziale oraria, valutata sul catalizzatore (a), pari a 1 ore<-1 >(peso di n-butano/peso di catalizzatore.ora). After the reduction, the dehydroisomerization test is carried out by feeding the reactor a gaseous mixture containing hydrogen and n-butane in a molar ratio of 3/1 to each other. The reaction is also carried out at 572 ° C, at atmospheric pressure and with an hourly space velocity, evaluated on the catalyst (a), equal to 1 hour <-1> (weight of n-butane / weight of catalyst per hour).

I risultati sono riportati in tabella 1. The results are reported in table 1.

Esempio 5 Example 5

Preparazione del catalizzatore (a) contenente anche tallio Preparation of the catalyst (a) also containing thallium

Per la preparazione del catalizzatore (a) contenente anche tallio viene utilizzata una gamma- allumina commerciale, avente un'area superfid ale di 196 m<2 >/g e un volume totale dei pori di 0,75 ml/g, sottoforma di granuli di grandezza 0,5-0, 8 mm. A 90 g di questa gamma-allumina vengono aggiunti lentamente, sotto agitazione, 120 mi di una soluzione acquosa ottenuta a partire da 0,09 g di nitrato di tallio, da 1,0 g di nitrato di indio pentaidrato, 0,9 g di cloruro stannico, 2,25 g di acido cloroplatinico (al 16 % in peso di platino) e 6 g di acido nitrico al 65 %. Dopo un'ora di contatto alla temperatura ambiente (circa 25 °C), sotto continua agitazione, la massa viene riscaldata a circa 120 °C, per un'ora, sotto un flusso d’aria, per provocare l'evaporazione sostanzialmente completa del solvente acquoso in eccesso. Il solido essiccato così ottenuto viene calcinato in muffola a 500 °C, per 4 ore in flusso d'aria. Alla fine si raffredda e si recupera il catalizzatore (a) che contiene 0,37 % in peso di platino, 0,40 % in peso di stagno, 0,08 % in peso di tallio, e 0,30 % in peso di indio. For the preparation of the catalyst (a) also containing thallium, a commercial gamma-alumina is used, having a surface area of 196 m <2> / g and a total pore volume of 0.75 ml / g, in the form of granules of size 0.5-0.8 mm. To 90 g of this gamma-alumina, 120 ml of an aqueous solution obtained starting from 0.09 g of thallium nitrate, 1.0 g of indium nitrate pentahydrate, 0.9 g of stannic chloride, 2.25 g of chloroplatinic acid (16% by weight of platinum) and 6 g of 65% nitric acid. After one hour of contact at room temperature (about 25 ° C), under continuous stirring, the mass is heated to about 120 ° C, for one hour, under an air flow, to cause substantially complete evaporation of the excess aqueous solvent. The dried solid thus obtained is calcined in a muffle at 500 ° C, for 4 hours in a stream of air. Finally, the catalyst (a) is cooled and recovered, which contains 0.37% by weight of platinum, 0.40% by weight of tin, 0.08% by weight of thallium, and 0.30% by weight of indium. .

Esempio 6 Example 6

0,81 g di catalizzatore (a), preparato come descritto nell'esempio 5, e 0,32 g di catalizzatore (b), preparato come descritto nell'esempio 1, vengono introdotti separatamente in un reattore di quarzo avente un diametro interno di 10 mm. I due catalizzatori vengono disposti sotto forma di due letti fissi contigui con il catalizzatore (a) disposto superiormente, in modo tale che la corrente di alimentazione, introdotta alla sommità del reattore, venga prima a contatto con il letto del catalizzatore (a).I catalizzatori così predisposti vengono sottoposti a riduzione alimentando una corrente di idrogeno per 2 ore, alla temperatura di 550 °C. 0.81 g of catalyst (a), prepared as described in example 5, and 0.32 g of catalyst (b), prepared as described in example 1, are introduced separately into a quartz reactor having an internal diameter of 10 mm. The two catalysts are arranged in the form of two contiguous fixed beds with the catalyst (a) arranged above, so that the feed stream, introduced at the top of the reactor, first comes into contact with the catalyst bed (a). catalysts thus prepared are subjected to reduction by feeding a stream of hydrogen for 2 hours, at a temperature of 550 ° C.

Dopo questo trattamento si procede con la prova di deidroisomerizzazione alimentando al reattore una miscela gassosa contenente n-butano, idrogeno e azoto, con un rapporto molare idrogeno/n-butano pari a 1/1 e con un rapporto molare azoto/n-butano pari a 2/1. Si opera inoltre ad una temperatura di 558 °C alla pressione atmosferica e con una velocità spaziale oraria, valutata sul catalizzatore (a) introdotto nel reattore, pari a 2 ore<-1 >(peso n-butano/peso catalizzatore .ora ). After this treatment, the dehydroisomerization test is carried out by feeding the reactor a gaseous mixture containing n-butane, hydrogen and nitrogen, with a hydrogen / n-butane molar ratio equal to 1/1 and with a nitrogen / n-butane molar ratio equal to at 2/1. The operation is also carried out at a temperature of 558 ° C at atmospheric pressure and with an hourly space velocity, evaluated on the catalyst (a) introduced into the reactor, equal to 2 hours <-1> (n-butane weight / catalyst weight. Hour).

I risultati della prova sono riportati nella tabella 1. The test results are shown in table 1.

Esempio 7 ( comparativo ) Example 7 (comparative)

Un borosilicato cristallino, denominato AMS-1B, viene preparato secondo quanto descritto nell'esempio 1 del brevetto US 4.269.813. Più in particolare 10,5 g di acido borico e 67,2 g di idrossido di sodio vengono sciolti in 2.653 g di acqua sotto continua agitazione. Alla soluzione così ottenuta vengono aggiunti 394,8 g di tetra-npropilammonio bromuro e, dopo completa dissoluzione, 400 g di silice commerciale Ludox. La soluzione viene caricata in autoclave e lasciata cristallizzare a 165 °C per 7 giorni. Il solido cristallino così ottenuto viene essiccato e calcinato a 550 °C per 5 ore, scambiato in forma acida e nuovamente essiccato e calcinato. Un campione di 4 g di questo solido, in granuli con dimensioni da 0,5 a 0,8 mm, viene impregnato con una soluzione di acido cloroplatinico al 16 % in peso, così da ottenere un contenuto di platino metallico pari a 0,55 % in peso. Il solido viene infine essiccato e calcinato per 12 ore a 350 °C per ottenere il catalizzatore. 0,34 g del catalizzatore preparato come sopra descritto vengono caricati nel microreattore di quarzo. La riduzione viene eseguita in corrente di idrogeno, a 525 °C per 2 ore. Dopo questo trattamento viene effettuata la prova di deidroisomerizzazione . L'alimentazione al reattore è costituita da n-butano, idrogeno e azoto, con un rapporto molare idrogeno/n-butano pari a 1/1 e con un rapporto molare azoto/n-butano pari a 2/1. La reazione viene condotta alla temperatura di 542 °C, alla pressione atmosferica e con una velocità spaziale oraria pari ad 8 ore <-1 >I risultati sono raccolti in tabella 1. A crystalline borosilicate, called AMS-1B, is prepared according to what is described in example 1 of US patent 4,269,813. More particularly, 10.5 g of boric acid and 67.2 g of sodium hydroxide are dissolved in 2.653 g of water under continuous stirring. 394.8 g of tetra-npropylammonium bromide and, after complete dissolution, 400 g of Ludox commercial silica are added to the solution thus obtained. The solution is loaded into an autoclave and left to crystallize at 165 ° C for 7 days. The crystalline solid thus obtained is dried and calcined at 550 ° C for 5 hours, exchanged in acid form and again dried and calcined. A 4 g sample of this solid, in granules with dimensions from 0.5 to 0.8 mm, is impregnated with a chloroplatinic acid solution at 16% by weight, so as to obtain a metallic platinum content equal to 0.55 % by weight. The solid is finally dried and calcined for 12 hours at 350 ° C to obtain the catalyst. 0.34 g of the catalyst prepared as described above are loaded into the quartz microreactor. The reduction is carried out in a stream of hydrogen, at 525 ° C for 2 hours. After this treatment, the dehydroisomerization test is carried out. The feed to the reactor consists of n-butane, hydrogen and nitrogen, with a hydrogen / n-butane molar ratio equal to 1/1 and with a nitrogen / n-butane molar ratio equal to 2/1. The reaction is carried out at the temperature of 542 ° C, at atmospheric pressure and with an hourly space velocity equal to 8 hours <-1> The results are collected in table 1.

Esempio 8 (comparativo! Example 8 (comparative!

Un campione di borosilicato cristallino AMS-1B preparato come descritto nell'esempio 7, viene mescolato a 16 g di gamma-allumina. La miscela viene granulata fino a dimensioni dei granuli di 0,5-0, 8 mm e i granuli vengono impregnati con una soluzione di acido cloroplatinico al 4,1 % in peso, secondo l'esempio 9 del brevetto US 4.433.190. Il solido impregnato viene essiccato e calcinato a 350 °C per 12 ore. A sample of crystalline borosilicate AMS-1B prepared as described in example 7, is mixed with 16 g of gamma-alumina. The mixture is granulated to a granule size of 0.5-0.8 mm and the granules are impregnated with a 4.1% by weight chloroplatinic acid solution, according to example 9 of US patent 4,433,190. The impregnated solid is dried and calcined at 350 ° C for 12 hours.

0,3 g del catalizzatore così ottenuto vengono caricati nel reattore di quarzo. Dopo il trattamento di riduzione, eseguito in corrente di idrogeno, ad una temperatura di 525 °C, per due ore, viene effettuata la prova di deidroisomerizzazione. L'alimentazione è costituita da n-butano, idrogeno e azoto, con un rapporto molare idrogeno/n-butano pari a 1/1 e con un rapporto molare azoto/n-butano pari a 2/1. La reazione viene condotta ad una temperatura di 542 °C, alla pressione atmosferica e con una velocità spaziale oraria di 8 ore<-1>. 0.3 g of the catalyst thus obtained are charged into the quartz reactor. After the reduction treatment, carried out in a stream of hydrogen, at a temperature of 525 ° C, for two hours, the dehydroisomerization test is carried out. The feed consists of n-butane, hydrogen and nitrogen, with a hydrogen / n-butane molar ratio of 1/1 and a nitrogen / n-butane molar ratio of 2/1. The reaction is carried out at a temperature of 542 ° C, at atmospheric pressure and with an hourly space velocity of 8 hours <-1>.

I risultati sono riportati nella tabella 1. The results are shown in Table 1.

In questa tabella con conversione si intende il percento in peso di n-butano trasformato rispetto a quello alimentato. In oltre la selettività e la resa sono riferite rispettivamente al reagente convertito ed a quello alimentato. Infine con C1-C3 e con C5<+ >vengono indicati rispettivamente i prodotti paraffinici ed olefinici contenenti da 1 a 3 atomi di carbonio e quelli con 5 o più atomi di carbonio. In this table, conversion means the percent by weight of transformed n-butane with respect to the fed one. In addition, the selectivity and the yield refer respectively to the converted reagent and to the fed one. Finally, C1-C3 and C5 <+> indicate respectively the paraffinic and olefinic products containing from 1 to 3 carbon atoms and those with 5 or more carbon atoms.

Claims (10)

Rivendicazioni 1. Procedimento per la preparazione di isobutene per deidroisomerizzazione di n-butano, caratterizzato dal fatto che una corrente gassosa di n-butano e idrogeno viene posta a contatto, a temperature elevata, con un letto catalitico fisso di un primo catalizzatore (a) e di un secondo catalizzatore (b), dove detto catalizzatore (a) è formato da un supporto solido e granulare di gamma-allumina porosa sulla superficie del quale sono depositate quantità catalitiche di platino, con o senza promotori, e detto catalizzatore (b) è formato da Boralite B avente nella forma anidra la seguente composizione molare con i componenti espressi come ossidi: Claims 1. Process for the preparation of isobutene by dehydroisomerization of n-butane, characterized in that a gaseous stream of n-butane and hydrogen is placed in contact, at high temperatures, with a fixed catalytic bed of a first catalyst (a) and of a second catalyst (b), where said catalyst (a) is formed by a solid and granular support of porous gamma-alumina on the surface of which catalytic quantities of platinum are deposited, with or without promoters, and said catalyst (b) is formed by Boralite B having in the anhydrous form the following molar composition with the components expressed as oxides: dove C = catione metallico di valenza n, H<+ >, NH4<+ >o una miscela di questi; detti catalizzatori (a) e (b) essendo omogeneamente distribuiti nel letto catalitico, oppure essendo disposti sottoforma di due strati contigui, lo strato del catalizzatore (a) essendo contattato per primo dalla corrente gassosa di alimentazione . where is it C = metal cation of valence n, H <+>, NH4 <+> or a mixture of these; said catalysts (a) and (b) being homogeneously distributed in the catalytic bed, or being arranged in the form of two contiguous layers, the catalyst layer (a) being first contacted by the gaseous feed stream. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il supporto del catalizzatore (a) è gamma-allumina con area superficiale da 100 a 400 m /g e con volume globale dei pori da 0,5 a 1,2 ml/g, sotto forma di granuli con grandezza da 0,4 a 5 mm. 2. Process according to claim 1, characterized in that the catalyst support (a) is gamma-alumina with surface area from 100 to 400 m / g and with global pore volume from 0.5 to 1.2 ml / g, in the form of granules with a size from 0.4 to 5 mm. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il catalizzatore (a) contiene platino in quantità da 0,1 a 1 % in peso. 3. Process according to claim 1, characterized in that the catalyst (a) contains platinum in a quantity of from 0.1 to 1% by weight. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto catalizzatore (a) contiene addizionalmente stagno in quantità da 0,1 a 1 % e indio in quantità da 0,05 a 1 % in peso, con i seguenti rapporti ponderali platino/indio da 0,3/1 a 1,5/1 e platino/stagno da 0,5/1 a 2/1. 4. Process according to claim 1, characterized in that said catalyst (a) additionally contains tin in quantities from 0.1 to 1% and indium in quantities from 0.05 to 1% by weight, with the following platinum / weight ratios indium from 0.3 / 1 to 1.5 / 1 and platinum / tin from 0.5 / 1 to 2/1. 5. Procedimento in accordo con la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che detto catalizzatore (a) contiene ulteriormente tallio in quantità da 0,01 a 1 % in peso ed un metallo alcalino e/o alcalino terroso e preferibilmente magnesio, in quantità da 0,05 a 3,5 % in peso. 5. Process according to claim 4 characterized in that said catalyst (a) further contains thallium in an amount from 0.01 to 1% by weight and an alkali and / or alkaline earth metal and preferably magnesium, in an amount of 0, 05 to 3.5% by weight. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il rapporto ponderale tra il catalizzatore (a) e il catalizzatore (b) nel letto catalitico varia da 70/30 a 30/70 ed è preferibilmente dell’ordine di 50/50. 6. Process according to claim 1 characterized in that the weight ratio between the catalyst (a) and the catalyst (b) in the catalytic bed varies from 70/30 to 30/70 and is preferably of the order of 50/50. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che nella corrente gassosa di alimentazione viene mantenuto un rapporto molare tra idrogeno e n-butano da 1/2 a 5/1 e preferibilmente da 1/1 a 3/1. 7. Process according to claim 1, characterized in that a molar ratio of hydrogen to n-butane of 1/2 to 5/1 and preferably 1/1 to 3/1 is maintained in the feed gas stream. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui la corrente gassosa di n-butano e idrogeno viene diluita con azoto prima di essere posta a contatto con il letto catalitico fisso. 9. Procedimento in accordo con la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che nella corrente gassosa di alimentazione viene mantenuto un rapporto molare tra idrogeno e n-butano da 1/2 a 5/1, preferibilmente da 1/1 a 3/1, e un rapporto molare tra azoto e n-butano da 1/1 a 5/1, preferibilmente da 1/1 a 3/1. 8. Process according to claim 1 wherein the gaseous stream of n-butane and hydrogen is diluted with nitrogen before being brought into contact with the fixed catalytic bed. 9. Process according to claim 8, characterized in that a molar ratio of hydrogen to n-butane of 1/2 to 5/1, preferably 1/1 to 3/1, is maintained in the feed gas stream, and a molar ratio between nitrogen and n-butane from 1/1 to 5/1, preferably from 1/1 to 3/1. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la reazione di deidroisomerizzazione viene condotta ad una temperatura nell'intervallo da 450 a 600 °C, ad una pressione da 200 mm Hg fino a 5 Kg/cm e con una velocità spaziale oraria da 0,5 a 4 ore-1 (peso n-butano/peso catalizzatore .ora). 9. Process according to claim 1 characterized in that the dehydroisomerization reaction is carried out at a temperature in the range from 450 to 600 ° C, at a pressure from 200 mm Hg up to 5 Kg / cm and with an hourly space velocity from 0.5 to 4 hours-1 (n-butane weight / catalyst weight. Hour). 10. Procedimento in accordo con la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che i valori della temperatura variano da 500 a 580 °C, i valori della pressione variano da 400 mm Hg a 2 Kg/cm e la velocità spaziale è dell'ordine di 1 ora<-1>. 10. Process according to claim 9 characterized in that the temperature values vary from 500 to 580 ° C, the pressure values vary from 400 mm Hg to 2 Kg / cm and the space velocity is of the order of 1 hour <-1>.
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