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WO2008138785A1 - Selective hydrogenation catalyst - Google Patents

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WO2008138785A1
WO2008138785A1 PCT/EP2008/055448 EP2008055448W WO2008138785A1 WO 2008138785 A1 WO2008138785 A1 WO 2008138785A1 EP 2008055448 W EP2008055448 W EP 2008055448W WO 2008138785 A1 WO2008138785 A1 WO 2008138785A1
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WO
WIPO (PCT)
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catalyst
palladium
hydrogenation
silver
dried
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2008/055448
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German (de)
French (fr)
Inventor
Piotr Makarczyk
Ekkehard Schwab
Germain Kons
Thomas Hill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation

Definitions

  • the present invention relates to supported catalysts based on alumina, comprising a) palladium as the hydrogenation-active metal and b) silver and scandium as additional promoters and processes for the selective hydrogenation of unsaturated compounds in hydrocarbon streams using these catalysts.
  • hydrocarbon streams are produced, stored and processed on a large scale.
  • unsaturated compounds are frequently present whose presence, in particular during processing and / or storage, leads to problems or which are not the desired product of value and are therefore undesirable components of the corresponding hydrocarbon streams.
  • Acetylene is technically disadvantageous in the so-called C2 streams from steam crackers. Because of its tendency to polymerize and inactivate transition metal catalysts for various engineering reactions, acetylene is an undesirable constituent of feedstocks. These streams essentially contain ethylene and ethane as well as small amounts of acetylene. For use of these streams for the production of polyethylene, the acetylene content must be lowered to less than 1 ppm. At catalysts suitable for the hydrogenation of acetylene, high demands are made with regard to their selectivity and activity, since the hydrogenation should take place without loss of ethylene.
  • Components to be hydrogenated in C3 streams are usually propyne (methylacetylene, MA) and propadiene (Allen, PD).
  • 1,3-butadiene can be the desired product.
  • 1,3-butadiene is extracted and the remaining C4 cut, raffinate I, must be freed by a selective hydrogenation of butadiene traces by selectively hydrogenating the butadiene to butenes.
  • hydrocarbon streams are therefore generally unsaturated compounds having triple bonds (alkynes) and / or diunsaturated compounds (dienes) and / or diunsaturated or polyunsaturated compounds (polyenes, alkenes, alkynenes) and / or aromatic compounds having one or more unsaturated substituents (phenylalkenes and phenylalkynes) to obtain the desired products, such as ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, 1, 3-butadiene, aromatics or gasoline fuel in the required quality.
  • unsaturated compound is always an undesirable component to be removed from the hydrocarbon stream in question. For example, 1, 3-butadiene, as mentioned above, depending on the application, an undesirable secondary component or the desired value product.
  • the removal of undesired unsaturated compounds from hydrocarbon streams containing them often takes place by selective hydrogenation of some or all of the undesired unsaturated compounds in the corresponding hydrocarbon stream, preferably by selective hydrogenation to non-interfering, higher saturated compounds and particularly preferably to the products of value representing components of the hydrocarbon stream.
  • propyne and propadiene are hydrogenated to propene and in C4 streams butyne to butenes, vinyl acetylene to 1,3-butadiene and / or 1,3-butadiene to butenes.
  • noble metal supported catalysts are used for the hydrogenation, in which the noble metal is deposited on a catalyst support.
  • palladium is used as a noble metal, the support generally comprising a porous inorganic oxide, for example, silica, aluminosilicate, titania, zirconia, Zinc aluminate, zinc titanate and / or a mixture of such carriers.
  • alumina is used as the carrier material.
  • EP 0 992 284 A2 describes catalysts for the selective hydrogenation of unsaturated compounds in hydrocarbon streams consisting of noble metal or noble metal compounds on a specific AbC 2 support, wherein the catalyst is defined by a specific X-ray diffraction pattern. This X-ray diffraction pattern is predominantly determined by the carrier.
  • DE 31 19 850 A1 describes a process for the selective hydrogenation of a diolefin in a hydrocarbon mixture having at least four carbon atoms, which contains an ⁇ -olefin, using a catalyst which simultaneously contains palladium or a palladium compound and silver or a silver compound and the palladium content of the catalyst is 0.05-0.5% by weight and the silver content is 0.05-1% by weight.
  • EP 780 155 A1 describes a selective hydrogenation catalyst in which aluminum oxide in the ⁇ -modification is used as carrier material.
  • the supported catalyst is coated with the metals palladium and silver, the content of palladium being 0.01-0.5% by weight and the content of silver being 0.001-0.1% by weight.
  • At least 30% of the metal particles of the catalyst are palladium and / or silver.
  • the ratio of palladium to silver is 0.33-2.50.
  • 80% of the palladium and the silver are in the profile of the thickness of 0.2 r maximum.
  • EP 0 686 615 A1 relates to a supported catalyst which comprises ⁇ -aluminum oxide as carrier material and palladium and silver as metals.
  • the content of palladium is 0.01-0.5% by weight and the content of silver is 0.001-0.02% by weight.
  • 80% of the palladium and silver are in the profile of a thickness of 0.2 r, with the ratio of palladium to silver being 2.50-20.
  • US 4,404,124 relates to a supported catalyst with the carrier material ⁇ -alumina and the metals palladium and silver.
  • the palladium content is 0.01-0.25% by weight, while the silver content is 0.02-0.05% by weight. This results in a ratio of palladium to silver of not more than 0.5. Further, the palladium is present in the shell of the catalyst material to 300 microns, while the silver in the entire cross-section of the catalyst material is present in at least 90% of the catalyst pellets.
  • US 2002/0165092 A1 relates to a supported catalyst of aluminum oxide, which contains palladium and silver as the hydrogenation metal.
  • the palladium content is 0.002-1.0% by weight. This results in a ratio of palladium to silver of 1-20.
  • the silver and the palladium are uniformly present in the profile, the penetration depth in the Profile is more than 300 microns. In preferred embodiments, the penetration depth of the palladium and the silver is between 500 and 1000 microns.
  • No. 6,822,127 B2 describes a selective hydrogenation catalyst in which u. a. Aluminum oxide is used as a carrier material.
  • the supported catalyst disclosed in the examples is coated with the hydrogenation-active metal palladium and contains as further active components silver, bismuth and optionally potassium or a lanthanide.
  • the known catalysts generally have the disadvantage of too low olefin selectivity and pronounced green oil formation, the olefin selectivity being understood to mean the ratio ⁇ Olefine / ⁇ Alkine.
  • the solution to this problem is based on a supported catalyst based on alumina, containing a) palladium as the hydrogenation-active metal and b) silver and scan dium as additional promoters.
  • a preferred embodiment of the catalyst according to the invention is characterized in that at least 80% of the palladium in a layer between the surface of the catalyst and a penetration depth corresponding to a maximum of 80% of the radius of the catalyst, calculated from the surface of the catalyst, substantially homogeneous and the promoters are substantially homogeneously distributed over the entire cross-section of the catalyst.
  • the catalyst has a diameter of 2.0 to 10 mm, most preferably 2.5 to 5 mm, in particular 2.5 to 3.5 mm, wherein at least 80%, preferably at least 90%, especially preferably at least 95%, in particular at least 98%, especially 100% of the palladium in a layer between the surface of the catalyst and a penetration depth of at most 1000 ⁇ m, calculated from the surface of the catalyst, in the considerably homogenous and the promoters are distributed substantially homogeneously over the entire cross section.
  • a catalyst in which the palladium forms a shell structure in the catalyst, while the promoters silver and scandium are impregnated.
  • a further preferred embodiment of the catalyst according to the invention is characterized in that the palladium and the promoters are substantially homogeneously distributed over the entire cross section of the catalyst.
  • the catalyst has a diameter of 2.0 to 10 mm, most preferably 2.5 to 5 mm, in particular 2.5 to 3.5 mm, and the metals palladium silver and scandium over the entire cross-section is substantially homogeneously distributed.
  • the catalyst according to the invention may have any shapes, for example strands, hollow strands, tablets, rings, spherical particles or spheres. It is preferred if the catalyst according to the invention is formed as a strand.
  • the metals can be present in pure metallic form, but also in the form of compounds, for example in the form of metal oxides. Under the operating conditions of a hydrogenation process, palladium and silver are generally in the form of metals.
  • the conversion of any oxides into metals can be carried out in a manner known to those skilled in the art prior to use of the catalyst in a hydrogenation in or outside a hydrogenation reactor, for example by prereduction and, if necessary or advantageous for manipulations with the prereduced catalyst, subsequent surface passivation.
  • the content of palladium in the catalyst is generally at least 0.001% by weight, preferably at least 0.005% by weight, particularly preferably at least 0.01% by weight. In general, this content is at most 2.0 wt .-%, preferably at most 1, 5 wt .-%, particularly preferably at most 0.08 wt .-%.
  • the content of silver in the catalyst, based on the total weight of the supported catalyst is generally at least 0.001% by weight, preferably at least 0.05% by weight, more preferably at least 0.1% by weight. In general, this content is at most 2 wt .-%, preferably at most 1, 5 wt .-%, particularly preferably at most 0.8 wt .-%.
  • the content of scandium in the catalyst, based on the total weight of the supported catalyst is generally at least 0.001% by weight, preferably at least 0.05% by weight, more preferably at least 0.1% by weight. In general, this content is at most 2.0 wt .-%, preferably at most 1, 5 wt .-%, most preferably at most 0.8 wt .-%.
  • the ratio of the amounts of palladium and additives or dopants is an individual parameter to be optimized.
  • the atomic ratio of palladium to silver is in the range of 0.01 to 10, preferably in the range of 0.05 to 7, more preferably in the range of 0.08 to 5 and in scandium in the range of 0.0001 to 10, preferably in the range of 0.001 to 1, particularly preferably in the range of 0.01 to 0.5.
  • the alumina used as support material for the catalyst according to the invention is preferably present in a mixture of ⁇ -, ⁇ - and ⁇ -alumina.
  • the carrier may contain, in addition to unavoidable impurities, other additives to some extent.
  • other inorganic oxides such as oxides of IIA., HIB., IVB., INA. and IVA. Group of the Periodic Table of the Elements, in particular silica, titania, zirconia, zinc oxide, magnesium oxide, sodium oxide and calcium oxide.
  • the maximum content of the support in such oxides other than alumina is dependent on the actual oxide present, but to be determined in the individual case on the basis of the X-ray diffraction pattern of the hydrogenation catalyst, since a change in the structure is accompanied by a significant change in the X-ray diffraction pattern.
  • the content of such, other than alumina oxides below 50 wt .-%, preferably below 30 wt .-%, more preferably below 10 wt .-%, most preferably below 5 wt .-% .
  • the purity of the alumina is preferably higher than 99%.
  • a suitable aluminum-containing raw material preferably boehmite
  • a peptizer such as water, dilute acid or dilute base.
  • a peptizer such as water, dilute acid or dilute base.
  • the acid for example, a mineral acid such as nitric acid or an organic acid such as formic acid is used.
  • an inorganic base such as ammonia is preferably used.
  • the acid or base is generally dissolved in water.
  • Peptizer water or dilute aqueous nitric acid.
  • the concentration of the non-aqueous fraction in the peptizer is generally 0 to 10% by weight, preferably 0 to 7% by weight, particularly preferably 0 to 5% by weight.
  • Boehmite ( ⁇ -AIO (OH)) is a common commercial product, but can also in a known manner immediately prior to the actual carrier preparation by precipitation from a solution of an aluminum salt, such as aluminum nitrate, with a base, separating, washing, drying and calcination of precipitated solid can be produced.
  • boehmite is used in the form of a powder.
  • a suitable commercial boehmite powder is, for example Versal ® 250, available from UOP.
  • the boehmite is treated with the peptizer by moistening it with the peptizer and mixing it intensively, for example in a kneader, mixer or pug mill. The peptization is continued until the mass is well malleable.
  • the mass is deformed by conventional methods to the desired carrier moldings, for example by extrusion, extrusion, tableting or agglomeration.
  • any known method is suitable.
  • conventional additives can be used. Examples of such additives are extruding or tableting aids, such as polyglycols or graphite.
  • the shaped bodies are dried in a customary manner, generally at a temperature above 60 ° C., preferably above
  • drying is continued until water present in moldings has escaped substantially completely from the moldings, which is generally after a few hours is the case. Typical drying times are in the range of 1 to 30 hours and depend on the set drying temperature, with a higher temperature being the drying time shortened.
  • the drying can be further accelerated by applying a negative pressure.
  • the shaped bodies are converted by calcination into a finished carrier.
  • the calcination temperature is generally in the range 900-1150 0 C, preferably in the range from 1000 to 1120 0 C, more preferably in the range of 1050-1100 0 C.
  • the calcination time is generally between 0.5 and 5 hours, preferably between 1 and 4 hours, more preferably between 1, 5 and 3 hours.
  • the calcination is carried out in a conventional furnace, for example in a rotary kiln, in a tunnel kiln, in a belt calciner or in a chamber kiln. The calcination can be followed directly by the drying without intermediate cooling of the moldings.
  • the supports thus obtained have a specific surface area (BET, Brunauer - Emmet plate, determined in accordance with DIN 66131 by nitrogen adsorption at 77 K) of 20 to 250 m 2 / g, preferably 50 to 150 m 2 / g, in particular 60 to 90 m 2 / g, up.
  • the surface can be varied by known methods, in particular using finely divided or coarser starting materials, calcination time and calcination temperature.
  • the pore volume can also be varied in a known manner; in general, it is determined by means of mercury porosimetry in a range from 0.3 to 1.0 ml / g, preferably in a range from 0.4 to 0.9 ml / g, more preferably in a range of 0.5 to 0.8 ml / g.
  • X-ray diffraction patterns are characteristic of the specific structure of the investigated material.
  • the structure of the catalyst according to the invention is sufficiently defined by the occurrence of the above-mentioned reflexes.
  • one or more reflections of any intensity for the interplanar spacings 3,48; 2.55; 2.38; 2.09; 1, 78; 1, 74; 1, 62; 1, 60; 1, 57; 1, 42; 1, 40 and / or 1, 37 all in unit [A].
  • any further reflections can occur in the X-ray diffraction diagram of the catalyst according to the invention.
  • the active composition and optionally further additives can be deposited.
  • the metals, additives and / or dopants to be deposited on the carrier can be applied to the carrier by any known method, for example by coating from the gas phase (chemical or physical vapor deposition) or impregnation of the carrier material with a solution containing the substances to be separated off and / or contains compounds.
  • the preferred method is the impregnation with a solution of the metals to be deposited in the form of their salts or mixtures of their salts, which convert in the course of further catalyst production in the substances to be deposited.
  • These metal salts can be deposited individually and / or in partial quantities in several process steps or together and completely in one process step.
  • the metal salts are, above all, those salts which can easily be converted into the corresponding oxides in the calcination, for example hydroxides, carbonates, chlorides, nitrates, nitrites, acetates and formates. Some of these metal salt solutions are acidic due to the anions used. Neutral solutions are acidified in a preferred embodiment prior to impregnation by, for example, mineral acids.
  • a preferred embodiment of the process for preparing the catalyst according to the invention is first the joint deposition of one or more salts of the metals palladium and silver in a impregnation step and subsequent impregnation of the support with a solution of one or more salts of scandium.
  • a likewise preferred embodiment of the process for the preparation of the catalyst according to the invention is first the deposition of one or more salts of scandium in a impregnation stage and subsequent impregnation of the support with a solution of one or more salts of palladium and silver.
  • a further preferred embodiment of the process for preparing the catalyst according to the invention is the co-deposition of one or more salts of the metals palladium, silver and scandium in a impregnation step.
  • the volume of the solution is dimensioned such that the solution is absorbed almost completely by the pore volume of the carrier ("incipient wetness" method)
  • the solution is so dimensioned that after impregnation and conversion of the supported catalyst to the finished catalyst, the components to be deposited are present in the desired concentration on the catalyst
  • the salts are chosen so as not to leave any residue in the preparation of the catalyst or its subsequent use Nitrates or ammonium salts are used.
  • impregnation solutions which contain palladium nitrate and nitrite as well as silver nitrate and scandium nitrate individually or as mixtures.
  • the pH of the impregnation solution is at most 5, preferably at most 3, particularly preferably at most 2.5.
  • the lower limit of the pH is generally 0.2, preferably 0.3, more preferably 0.5.
  • the drying of the impregnated catalyst takes place with simultaneous movement of the impregnated carrier material, for example in a rotary kiln oven.
  • the air stream used for drying is passed in countercurrent through the rotary tube.
  • the catalyst is prepared in the usual way by calcination.
  • This calcination essentially serves to convert the impregnated salts into the components or precursors of such components to be deposited and differs from the previously described calcination, which serves for the preparation of the support material and the support structure.
  • substantially the nitrates are decomposed into metals and / or metal oxides remaining in the catalyst and nitrous gases which escape.
  • the calcination temperature is generally from 200 to 900 0 C, preferably from 280 to 800 0 C, particularly preferably 300 to 700 0 C.
  • the calcination time is generally between 0.5 and 20 hours, preferably between 0.5 and 10 hours , more preferably between 0.5 and 5 hours.
  • the calcination is carried out in a conventional oven, for example in a rotary kiln, in a belt calciner or in a chamber furnace. The calcination may be followed directly by the drying without intermediate cooling of the supported and dried support.
  • the drying and the calcination of the catalyst are combined in a rotary kiln.
  • the catalyst After calcination, the catalyst is in principle ready for use. If required or desired, it is activated by pre-reduction in a known manner prior to incorporation into the hydrogenation reactor and, if appropriate, also passivated on the surface again.
  • the reduction of the hydrogenation catalyst usually takes place only in the hydrogenation reactor itself. This is done by a manner known to those skilled in the art by initial inertization with nitrogen or another inert gas. The reduction is carried out with a hydrogen-containing gas as pure gas phase or under inert circulation.
  • the temperature at which this prereduction is carried out is generally from 5 to 200 0 C, preferably 20 to 150 0 C.
  • a regeneration of the catalyst according to the invention is possible outside or within the hydrogenation reactor at temperatures of 15 to 500 0 C.
  • a further subject of the present invention are the hydrogenation catalysts obtainable by this process.
  • the present invention moreover relates to the use of the catalysts according to the invention for the hydrogenation of unsaturated compounds and to corresponding hydrogenation processes.
  • the selective hydrogenation processes according to the invention are distinguished by the use of the catalyst according to the invention.
  • the hydrogenation processes according to the invention are generally carried out in the same way as the known, heterogeneously catalyzed hydrogenation processes which serve the same purpose. They can be used as heterogeneously catalyzed gas-phase processes in which both the hydrocarbon stream and the hydrogenating hydrogen are in the gas phase, or as heterogeneously catalyzed gas / liquid phase processes in which the hydrocarbon stream is at least partially in liquid phase and hydrogen in the gas phase and / or be present in dissolved form in the liquid phase, carried out.
  • the parameters to be set such as throughput of hydrocarbon stream, expressed in space velocity in the unit [Nm 3 / m 3 (kat) -h] or mass velocity [t / m 3 (cat) h], based on the catalyst volume, temperature and pressure are chosen analogously to those of known methods.
  • the inlet temperature is usually in the range of 0 to 250 0 C and the pressure in the range of 0.01 to 50 bar.
  • the hydrogenation can be carried out in one or more reaction stages, wherein a catalyst according to the invention is used in at least one reaction stage.
  • the amount of hydrogen used is dependent on the content of the hydrocarbon stream of undesirable unsaturated compounds and their nature. In general, the amount of hydrogen in an amount of 0.4 to 5 times stoichiometrically full hydrogen conversion during the reactor passage required amount.
  • the hydrogenation of triple bonds usually proceeds faster than that of conjugated double bonds, which in turn are faster than those of unconjugated double bonds. This allows a corresponding control of the process based on the added amount of hydrogen. In special cases, for example, if a high isomerization of 1-butene to cis- or trans-2-butene is desired, a higher hydrogen excess, for example a 10-fold excess of hydrogen, can also be used.
  • the hydrogen may contain inert gases, for example noble gases such as helium, neon or argon, nitrogen, carbon dioxide and / or lower alkanes such as methane, ethane, propane and / or butane.
  • inert gases for example noble gases such as helium, neon or argon, nitrogen, carbon dioxide and / or lower alkanes such as methane, ethane, propane and / or butane.
  • noble gases such as helium, neon or argon
  • nitrogen such as methane, ethane, propane and / or butane.
  • carbon dioxide such as methane, ethane, propane and / or butane.
  • lower alkanes such as methane, ethane, propane and / or butane.
  • the hydrogen is substantially free of carbon monoxide.
  • the processes can be carried out in one or more reactors connected in parallel or in series, in each case in a single pass or in circulation mode.
  • the hydrocarbon stream after passing through a reactor is usually Freed from a separator of gases and recycled a portion of the liquid obtained in the reactor.
  • the ratio between recirculated and first fed into the reactor hydrocarbon stream, the so-called reflux ratio is adjusted so that under the other reaction conditions, such as pressure, inlet temperature, flow rate and amount of hydrogen, the adiabatic temperature increase is not too large.
  • the purposes of the process according to the invention are, for example, the hydrogenation of alkynes to alkadienes, of alkynes, alkynes and alkadienes to alkenes, of phenyllalkynes to phenylalkenes and / or of phenylalkenes to phenylalkanes.
  • process A For the selective hydrogenation of acetylene in C2 streams to ethylene with minimal formation of ethane (hereinafter referred to as "process A" for simplicity)
  • Method C For the selective hydrogenation of 1-butyne, 2-butyne, 1, 2-butadiene and / or vinylacetylene in C4 streams to give 1,3-butadiene, 1-butene, cis- and / or trans-2-butene ( "Method C"),
  • the catalysts according to the invention can preferably be used for the selective hydrogenation of acetylene in hydrocarbon streams.
  • streams of steam crackers which, in addition to the main constituents ethylene and ethane, contain acetylene in quantities of from 0.01 to 5% by volume.
  • Acetylene-containing hydrocarbon streams are in the gas phase at hydrogen pressures of 0.01 bar to 50 bar, preferably 10 to 30 bar, with a space velocity of the gaseous C2 stream of 500 Nm 3 / m 3 * h, based on the catalyst volume, to 10000 Nm 3 / m 3 * h hydrogenated.
  • the hydrogenation can take place in one or more stages, it being possible to use intermediate cooling and hydrogen feeds in each individual reactor in a manner known per se.
  • An adiabatic procedure is preferred and can be easily realized for acetylene contents of less than 1% by volume.
  • the inlet temperature of the acetylene-containing hydrocarbon streams in the first reactor are generally 10 to 250 0 C, preferably 15 to 120 0 C, more preferably 25 to 95 0 C.
  • the molar ratio of hydrogen to acetylene is usually at 1, 1 to 2: 1, preferably at 1, 2 to 1, 6: 1.
  • it may be 0.6 to 1.2: 1.
  • the catalysts of the invention are very active in the hydrogenation of acetylene and can be used at relatively low temperatures. They are highly selective even with low acetylene contents, without having to meter in carbon monoxide in the hydrogenation stage. It can be achieved Restacetylengehalte of about 1 ppm, which can be compared to known catalysts with low stoichiometric hydrogen excesses.
  • the catalysts according to the invention are also suitable, for example, for use in a process for the selective hydrogenation of unsaturated hydrocarbons from alkene- and / or alkadiene-containing liquid hydrocarbon mixtures whose main constituents contain three carbon atoms in the molecule, the catalyst according to the invention containing the hydrocarbon stream, For example, under the conditions described above, is brought into contact.
  • Main constituents contain at least three carbon atoms in the molecule.
  • the hydrogenation is carried out on a fixed palladium-supported catalyst or a fixed catalyst system consisting of two to four supported palladium catalysts.
  • a disadvantage of this process using pure palladium catalysts is that the use of pure palladium catalysts can easily lead to an overhydration. tion and green oil production. This has a fast coking result and thus requires short lifetimes of the catalyst used.
  • the palladium-, silver- and scandium-containing catalyst according to the invention is used in a hydrogenation process for the hydrogenation of C3 streams.
  • the overhydration and green oil formation is reduced.
  • the palladium used must be located in a certain peripheral zone of the catalyst in order to have sufficient hydrogenation activity of the C3 streams. This is fulfilled by the catalysts of the invention, which have a penetration depth of palladium of up to 1000 microns.
  • the silver used is also distributed substantially homogeneously over the entire profile of the catalyst. As a result, a green oil formation is reduced or avoided by the catalyst.
  • the process according to the invention for the hydrogenation of the C3 streams essentially serves for the selective hydrogenation of propylene and / or propadiene contained in these hydrocarbon mixtures to give propene with minimal formation of propane.
  • the hydrogenation takes place in one stage.
  • the hydrogenation can also be carried out in two process stages.
  • the C3 stream thus obtained then has, for example, the following contents, before the respective hydrogenation stages:
  • the C3 hydrogenation is preferably carried out with a predominantly liquid C3 phase and a hydrogen gas phase.
  • the pressure is preferably 9 to 30 bar, more preferably 10 to 25 bar, in particular 10 to 16 bar.
  • the inlet temperature is preferably 0 to 50 0 C, more preferably 0 to 40 0 C, in particular 20 to 30 0 C.
  • the temperature increase is preferably 0 to 60 0 C, more preferably 0 to 40 0 C, in particular 0 to 5 0 C.
  • the load (whsv) is preferably 3 to 30 kg / lh, more preferably 5 to 25 kg / lh, in particular 8 to 15 kg / lh.
  • the void space velocity is preferably 0.2 to 20 cm / s, particularly preferably 0.5 to 10 cm / s, in particular 1 to 5 cm / s.
  • the ratio of hydrogen to methylacetylene and propadiene is preferably 0.9 to 2, more preferably 1, 01 to 2.
  • reaction is carried out in a manner known to those skilled in the art, for example adiabatic, with boiling or isothermic, preferably isothermal and particularly preferred in the isothermal reaction, the use of a coolant, for. B. ammonia.
  • Methods C and D Methods for the hydrogenation of C4 streams are known in the art.
  • EP 0 523 482 B1 describes a process for the selective hydrogenation of butadiene to butenes in the liquid or trickle phase on fixed noble metal supported catalysts.
  • a butadiene-rich C4 stream with butadiene contents of 20-80 wt .-%, based on the C4 stream, hydrogenated in two successive reaction zones so that the hydrogenation product of the first reaction zone 0.1 to 20 wt .-% and the hydrogenation product of the second reaction zone 0.005 to 1 wt .-% residual butadiene, based on the C4 stream containing.
  • the C4 hydrocarbon mixtures to be used in the present hydrogenation according to the invention are produced mainly in the steam cracking of mineral oil-derived hydrocarbons, eg. Eg naphtha.
  • these hydrocarbon mixtures may also contain small amounts of compounds on cumulated double bonds and / or acetylenic triple bonds.
  • the composition of the crude C4 cut from the steam cracker can vary widely (see Table 1).
  • Table 1 Typical composition of a C4 cut of a steam cracker, expressed in weight%.
  • Butenine (vinyl acetylene) 0.3-2 1-butyne (ethylacetylene) 0.1-0.5
  • composition is essentially dependent on the feedstock and the cracking conditions of the steam cracker. Usually in the crude C4 cut between 35 to 50 wt .-% butadiene is included.
  • C4 cuts having butadiene contents of up to 80% by weight, can be selectively hydrogenated.
  • C4 streams are used which contain from 30 to 60% by weight of butadiene.
  • Vinyl acetylene and butynes are also selectively hydrogenated to butenes.
  • n-butane and i-butane proceed unchanged from the process according to the invention.
  • i-butene may undesirably be hydrogenated to i-butane with high hydrogenating power.
  • the process according to the invention is expediently carried out in the liquid or trickle phase, the hydrogen being dispersed in a manner known per se in the liquid C4 stream.
  • the selective hydrogenation of the butadiene in the trickle phase is preferably carried out from top to bottom with fixed hydrogenation catalysts. An implementation from bottom to top is possible.
  • the process according to the invention for the hydrogenation of C4 streams takes place in two or three stages.
  • the two reaction zones must be separated from each other so that hydrogen can be metered in between them and finely distributed.
  • the reaction zones are in the form of separate hydrogenation reactors.
  • the hydrogen is added in one to two times the stoichiometric amount required for the calculated conversion (based on the overall process (all stages)), preferably the stoichiometrically required amount is added to an excess of hydrogen in a 1.2-fold amount.
  • the hydrogen used for the hydrogenation can be up to 30% by volume of inert gas, for. As methane, without thereby hydrogenation is significantly impaired.
  • the hydrogen used for the process according to the invention should preferably be CO-free; however, small amounts of CO ( ⁇ 5 ppm) do not disturb.
  • the reaction conditions in each of the reactors can be varied within wide limits.
  • the inventive method runs at reactor inlet temperature of 20 to 100 0 C, preferably 30 to 90 0 C, wherein the temperature increase is preferably 10 to 60 0 C.
  • the pressure is preferably 5 to 50 bar, especially preferably 5 to 30 bar.
  • the liquid hourly space velocity (Ihsv) based on the C4 feed is preferably from 1 to 30 Ir 1 , preferably from 2 to 15 h " 1.
  • the fresh feed load (whsv) is preferably from 0.5 to 15 kg
  • the ratio of circulation stream to fresh feed is preferably from 2 to 20 and the ratio of hydrogen to butadiene is preferably from 1 to 1.5.
  • the maximum possible content of 1-butene is achieved with a low leaving content of 1,3-butadiene of preferably 10 to 1000 ppm, whereby a high 1-butene selectivity is achieved.
  • the 1-butene content in the hydrogenated C4 stream is preferably 30%, particularly preferably 40%, in particular 50% (after isobutene removal, the remainder isobutene: preferably 0.5 to 4%, particularly preferably 1 to 3%), while the ratio of 1-butene to 2-butene is preferably 1.2 to 2.0, more preferably 1.3 to 1.6.
  • the catalyst according to the invention is preferably used in the first reaction stage, whereby a 1- butene selectivity of preferably greater than 60% is achieved.
  • the inventive method has a number of advantages.
  • the butadiene contained in the starting material is hydrogenated virtually quantitatively with very high selectivity. Despite the very high butadiene conversion, a butene selectivity S of at least 96% is achieved.
  • Hydrogenation is selective over a very wide range up to extremely high butadiene conversions.
  • the isomerization of butene-1 to butene-2 is significantly lower by the choice of the catalyst according to the invention in the first stage than in the standard method and isobutene is essentially not converted to isobutane.
  • No special purity requirements are imposed on hydrogen unless irreversible catalyst poisons such as lead or arsenic are included.
  • the hydrogen dosing can be regulated with automatic analysis methods.
  • the heat removal is simply controlled by a sufficient amount of liquid recycle of hydrogenated product.
  • the circulation stream contains a heat exchanger.
  • Process E is preferably used as a gas / liquid phase process with a space velocity of the liquid C5 + stream of 0.5 m 3 / m 3 * h, based on the catalyst volume, to 30 m 3 / m 3 * h at a temperature of 0 0 C to 180 0 C and a pressure from 2 bar to 50 bar, wherein per mole of hydrogenation bond in the C5 + stream one to two moles of hydrogen are added.
  • Process E can be used, for example, as selective pyrolysis gasoline hydrogenation, as selective hydrogenation of olefins in reformate streams or coke oven condensates, for the hydrogenation of phenylacetylene to styrene or for the hydrogenation of styrene to ethylbenzene.
  • Al 2 O 3 strands having a surface area of 60 to 90 m 2 / g were impregnated with an impregnation solution containing PdNO 3, AgNCh and Sc (NOs) 3, which was acidified with HNO 3 to give a clear solution.
  • the wet strands were dried at 200 0 C and calcined at 600 0 C.
  • a catalyst containing 0.03% by weight of palladium, 0.2% by weight of silver and 0.45% by weight of scandium was obtained.
  • the preparation of the comparative catalyst I was carried out analogously to Example 1, with the difference that no scandium nitrate was used. The result was a catalyst with 0.03 wt .-% palladium, 0.2 wt .-% silver.
  • Example 3 Test for determining the deactivation rate of the catalysts
  • the catalyst was reduced before the experiment in the reactor at a temperature of 120 0 C overnight, in a hydrogen stream, pressureless. After the reduction, a gas mixture consisting of 3 vol.% Hydrogen, 2 vol.% Acetylene and 95 vol.% Ethylene in the reactor filled with the catalyst under a pressure of 20 bar and at a ghsv of 2000 Nm 3 gas / m 3 cat * hours passed.
  • the hydrogenation was carried out isothermally at a temperature of 70 0 C, while the gas mixture was preheated to the temperature of 50 0 C before entering the reactor.
  • the composition of the inlet and outlet gases was determined by means of an on-line gas chromatograph.
  • the comparison of deactivation of the catalysts was carried out in such a way that the turnover decrease was observed during the course of the experiment. Under the reaction conditions used, there was normally a linear decrease in the conversion.
  • the Catalyst deactivation rate was mathematically determined by the slope of the deposited straight line in the Revenue / Time graph.

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Abstract

A supported catalyst, made from aluminium oxide, containing a) palladium as hydrogenation active metal, b) silver and scandium as additional promoters and a method for selective hydrogenation of unsaturated bonds in hydrocarbon streams using said catalysts are disclosed.

Description

Selektivhydrierkatalysator selective hydrogenation catalyst

Beschreibungdescription

Die vorliegende Erfindung betrifft Trägerkatalysatoren auf Basis von Aluminiumoxid, enthaltend a) Palladium als hydrieraktives Metall und b) Silber und Scandium als zusätzliche Promotoren und Verfahren zur Selektivhydrierung ungesättigter Verbindungen in Kohlenwasserstoffströmen unter Verwendung dieser Katalysatoren.The present invention relates to supported catalysts based on alumina, comprising a) palladium as the hydrogenation-active metal and b) silver and scandium as additional promoters and processes for the selective hydrogenation of unsaturated compounds in hydrocarbon streams using these catalysts.

In Raffinerien und petrochemischen Anlagen werden in großem Umfang Kohlenwasserstoffströme erzeugt, gelagert und verarbeitet. In diesen Kohlenwasserstoffströmen sind häufig ungesättigte Verbindungen vorhanden, deren Anwesenheit insbesondere bei Verarbeitung und/oder Lagerung bekanntermaßen zu Problemen führt oder die nicht das gewünschte Wertprodukt darstellen und die daher unerwünschte Komponen- ten der entsprechenden Kohlenwasserstoffströme sind.In refineries and petrochemical plants, hydrocarbon streams are produced, stored and processed on a large scale. In these hydrocarbon streams, unsaturated compounds are frequently present whose presence, in particular during processing and / or storage, leads to problems or which are not the desired product of value and are therefore undesirable components of the corresponding hydrocarbon streams.

Acetylen ist in den sogenannten C2-Strömen aus Steamcrackern technisch nachteilig. Wegen seiner Neigung zur Polymerisation und zur Inaktivierung von Übergangsmetallkatalysatoren für verschiedene technische Reaktionen ist Acetylen ein unerwünschter Bestandteil von Einsatzstoffen. Diese Ströme enthalten im wesentlichen Ethylen und Ethan sowie geringe Mengen an Acetylen. Für einen Einsatz dieser Ströme zur Herstellung von Polyethylen muss der Acetylengehalt auf weniger als 1 ppm abgesenkt werden. An für eine Hydrierung von Acetylen geeignete Katalysatoren werden hohe Anforderungen hinsichtlich ihrer Selektivität und Aktivität gestellt, denn die Hydrierung soll ohne Verlust an Ethylen erfolgen.Acetylene is technically disadvantageous in the so-called C2 streams from steam crackers. Because of its tendency to polymerize and inactivate transition metal catalysts for various engineering reactions, acetylene is an undesirable constituent of feedstocks. These streams essentially contain ethylene and ethane as well as small amounts of acetylene. For use of these streams for the production of polyethylene, the acetylene content must be lowered to less than 1 ppm. At catalysts suitable for the hydrogenation of acetylene, high demands are made with regard to their selectivity and activity, since the hydrogenation should take place without loss of ethylene.

In C3-Strömen zu hydrierende Komponenten sind üblicherweise Propin (Methylacety- len, MA) und Propadien (Allen, PD).Components to be hydrogenated in C3 streams are usually propyne (methylacetylene, MA) and propadiene (Allen, PD).

In C4-Strömen kann 1 ,3-Butadien das Wertprodukt darstellen. In diesem Falle wird 1 ,3- Butadien extrahiert und der verbleibende C4-Schnitt, das Raffinat I, muss durch eine Selektivhydrierung von Butadien-Spuren befreit werden, indem das Butadien selektiv zu Butenen hydriert wird.In C4 streams, 1,3-butadiene can be the desired product. In this case, 1,3-butadiene is extracted and the remaining C4 cut, raffinate I, must be freed by a selective hydrogenation of butadiene traces by selectively hydrogenating the butadiene to butenes.

Existiert jedoch keine Verwendung für reines Butadien, aber ein hoher Bedarf an Butenen, so kann der hohe Anteil des 1 ,3-Butadiens aus dem Roh-C4-Strom des Steam- crackers selektiv zu Butenen hydriert werden. Weiterhin können aus diesem Roh-C4- Schnitt 1 ,2-Butadien, Butenin (Vinylacetylen), Butin (Ethylacetylen) sowie Spuren von destillativ nicht abgetrenntem Propadien hydriert werden.However, there is no use for pure butadiene, but a high demand for butenes, the high proportion of 1, 3-butadiene from the crude C4 stream of the steam crackers can be selectively hydrogenated to butenes. Furthermore, from this crude C4 cut 1, 2-butadiene, butenine (vinyl acetylene), butyne (ethyl acetylene) and traces of non-separated by distillation propadiene can be hydrogenated.

Für manche Folgeprozesse (z. B. Metathese mit Ethen zu Propen) wird ein hoher Gehalt an 2-Butenen benötigt. Da die 2-Butene bei den Reaktionstemperaturen thermo- dynamisch deutlich gegenüber 1 -Buten bevorzugt sind, fallen diese bei der Hydrierung in der Regel im Überschuss an. Ist jedoch 1 -Buten das Wertprodukt, bedarf es folglich besonderer Katalysatoren, um überwiegend 1 -Buten zu erhalten.For some subsequent processes (eg metathesis with ethene to propene) a high content of 2-butenes is required. Since the 2-butenes at the reaction temperatures thermally are dynamically distinctly preferred over 1-butene, these are generally obtained in excess in the hydrogenation. However, if 1-butene is the desired product, special catalysts are required to obtain predominantly 1-butene.

Im Allgemeinen sind daher aus Kohlenwasserstoffströmen zumeist ungesättigte Verbindungen mit Dreifachbindungen (Alkine) und/oder zweifach ungesättigte Verbindungen (Diene) und/oder zwei- oder mehrfach ungesättigte Verbindungen (Polyene, AIIe- ne, Alkinene) und/oder aromatische Verbindungen mit einem oder mehreren ungesättigten Substituenten (Phenylalkene und Phenylalkine) zu entfernen, um die gewünsch- ten Produkte, wie Ethylen, Propylen, 1 -Buten, Isobuten, 1 ,3-Butadien, Aromaten oder Vergaserkraftstoff in der geforderten Qualität zu erhalten. Nicht jede ungesättigte Verbindung ist jedoch immer eine unerwünschte Komponente, die aus dem fraglichen Kohlenwasserstoffstrom zu entfernen ist. Beispielsweise ist 1 ,3-Butadien, wie oben bereits erwähnt, je nach Anwendungsfall eine unerwünschte Nebenkomponente oder das gewünschte Wertprodukt.In general, hydrocarbon streams are therefore generally unsaturated compounds having triple bonds (alkynes) and / or diunsaturated compounds (dienes) and / or diunsaturated or polyunsaturated compounds (polyenes, alkenes, alkynenes) and / or aromatic compounds having one or more unsaturated substituents (phenylalkenes and phenylalkynes) to obtain the desired products, such as ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, 1, 3-butadiene, aromatics or gasoline fuel in the required quality. However, not every unsaturated compound is always an undesirable component to be removed from the hydrocarbon stream in question. For example, 1, 3-butadiene, as mentioned above, depending on the application, an undesirable secondary component or the desired value product.

Die Entfernung unerwünschter ungesättigter Verbindungen aus diese enthaltenden Kohlenwasserstoffströmen geschieht häufig durch Selektivhydrierung einiger oder aller der unerwünschten ungesättigten Verbindungen im entsprechenden Kohlenwasser- stoffstrom, vorzugsweise durch Selektivhydrierung zu nicht störenden, höher gesättigten Verbindungen und in besonders bevorzugter Weise zu den Wertprodukte darstellenden Komponenten des Kohlenwasserstoffstroms. Beispielsweise wird in C3- Strömen Propin und Propadien zu Propen und in C4-Strömen Butin zu Butenen, Vinyl- acetylen zu 1 ,3-Butadien und/oder 1 ,3-Butadien zu Butenen hydriert.The removal of undesired unsaturated compounds from hydrocarbon streams containing them often takes place by selective hydrogenation of some or all of the undesired unsaturated compounds in the corresponding hydrocarbon stream, preferably by selective hydrogenation to non-interfering, higher saturated compounds and particularly preferably to the products of value representing components of the hydrocarbon stream. For example, in C3 streams propyne and propadiene are hydrogenated to propene and in C4 streams butyne to butenes, vinyl acetylene to 1,3-butadiene and / or 1,3-butadiene to butenes.

Typischerweise sind solche unerwünschten Verbindungen bis auf Restgehalte von wenigen Gew.-ppm zu entfernen. Die („Über"-)Hydrierung zu Verbindungen, die höher gesättigt sind als das gewünschte Wertprodukt, und/oder die parallele Hydrierung eines eine oder mehrere Mehrfachbindungen enthaltenden Wertprodukts zur entspre- chenden höher oder vollständig gesättigten Verbindung sollen aufgrund des damit verbundenen Wertverlusts jedoch möglichst vermieden werden. Die Selektivität der Hydrierung der unerwünschten ungesättigten Verbindungen muss daher möglichst hoch sein. Zusätzlich sind im Allgemeinen eine ausreichend hohe Aktivität des Katalysators und eine lange Standzeit erwünscht. Gleichzeitig soll der Katalysator möglichst auch keine anderen unerwünschten Nebenreaktionen bewirken. So ist beispielsweise eine Katalyse der Doppelbindungsisomerisierung von 1 -Buten zu 2-Buten zu vermeiden, wenn 1 -Buten das Wertprodukt darstellt.Typically, such unwanted compounds are to be removed except for residual contents of a few ppm by weight. However, the ("over") hydrogenation to compounds which are more highly saturated than the desired desired product, and / or the parallel hydrogenation of a value product containing one or more multiple bonds to the corresponding higher or fully saturated compound should, as far as possible, be avoided The selectivity of the hydrogenation of the undesired unsaturated compounds must therefore be as high as possible, In addition, a sufficiently high activity of the catalyst and a long service life are generally desired, while at the same time the catalyst should as far as possible cause no other undesirable side reactions to avoid the double bond isomerization of 1-butene to 2-butene, if 1-butene is the desired product.

Üblicherweise werden zur Hydrierung Edelmetall-Trägerkatalysatoren eingesetzt, in denen das Edelmetall auf einem Katalysatorträger abgeschieden ist. Häufig wird Palladium als Edelmetall verwendet, wobei der Träger im Allgemeinen ein poröses anorganisches Oxid, beispielsweise Kieselerde, Alumosilikat, Titandioxid, Zirkoniumdioxid, Zinkaluminat, Zinktitanat und/oder eine Mischung solcher Träger ist. Zumeist wird als Trägermaterial Aluminiumoxid verwendet.Usually, noble metal supported catalysts are used for the hydrogenation, in which the noble metal is deposited on a catalyst support. Often, palladium is used as a noble metal, the support generally comprising a porous inorganic oxide, for example, silica, aluminosilicate, titania, zirconia, Zinc aluminate, zinc titanate and / or a mixture of such carriers. In most cases, alumina is used as the carrier material.

EP 0 992 284 A2 beschreibt Katalysatoren zur selektiven Hydrierung ungesättigter Verbindungen in Kohlenwasserstoffströmen, die aus Edelmetall oder Edelmetallverbindungen auf einem speziellen AbC^-Träger bestehen, wobei der Katalysator durch ein bestimmtes Röntgenbeugungsmuster definiert ist. Dieses Röntgenbeugungsmuster wird überwiegend durch den Träger bestimmt.EP 0 992 284 A2 describes catalysts for the selective hydrogenation of unsaturated compounds in hydrocarbon streams consisting of noble metal or noble metal compounds on a specific AbC 2 support, wherein the catalyst is defined by a specific X-ray diffraction pattern. This X-ray diffraction pattern is predominantly determined by the carrier.

DE 31 19 850 A1 beschreibt ein Verfahren zur selektiven Hydrierung eines Diolefins in einem Kohlenwasserstoffgemisch mit mindestens vier Kohlenstoffatomen, das ein α- Olefin enthält, wobei ein Katalysator verwendet wird, der gleichzeitig Palladium oder eine Palladium-Verbindung und Silber oder eine Silber-Verbindung enthält und der Palladium-Gehalt des Katalysators 0,05 - 0,5 Gew.-% und der Silber-Gehalt 0,05 - 1 Gew.-% beträgt.DE 31 19 850 A1 describes a process for the selective hydrogenation of a diolefin in a hydrocarbon mixture having at least four carbon atoms, which contains an α-olefin, using a catalyst which simultaneously contains palladium or a palladium compound and silver or a silver compound and the palladium content of the catalyst is 0.05-0.5% by weight and the silver content is 0.05-1% by weight.

EP 780 155 A1 beschreibt einen Selektivhydrierkatalysator, bei dem Aluminiumoxid in der α-Modifikation als Trägermaterial verwendet wird. Der Trägerkatalysator ist mit den Metallen Palladium und Silber beschichtet, wobei der Gehalt an Palladium 0,01 - 0,5 Gew.-% und der Gehalt an Silber 0,001 - 0,1 Gew.-% beträgt. Mindestens 30 % der Metallteilchen des Katalysators sind Palladium und/oder Silber. Dabei beträgt das Verhältnis von Palladium zu Silber 0,33 - 2,50. Ferner liegen 80 % des Palladiums und des Silbers im Profil der Dicke von maximal 0,2 r vor.EP 780 155 A1 describes a selective hydrogenation catalyst in which aluminum oxide in the α-modification is used as carrier material. The supported catalyst is coated with the metals palladium and silver, the content of palladium being 0.01-0.5% by weight and the content of silver being 0.001-0.1% by weight. At least 30% of the metal particles of the catalyst are palladium and / or silver. The ratio of palladium to silver is 0.33-2.50. Further, 80% of the palladium and the silver are in the profile of the thickness of 0.2 r maximum.

EP 0 686 615 A1 betrifft einen Trägerkatalysator, der als Trägermaterial α-Aluminium- oxid und als Metalle Palladium und Silber umfasst. Der Gehalt an Palladium beträgt 0,01 - 0,5 Gew.-% und der Gehalt an Silber beträgt 0,001 - 0,02 Gew.-%. 80 % des Palladiums und des Silber liegen im Profil einer Dicke von 0,2 r vor, wobei das Verhältnis von Palladium zu Silber 2,50 - 20 beträgt.EP 0 686 615 A1 relates to a supported catalyst which comprises α-aluminum oxide as carrier material and palladium and silver as metals. The content of palladium is 0.01-0.5% by weight and the content of silver is 0.001-0.02% by weight. 80% of the palladium and silver are in the profile of a thickness of 0.2 r, with the ratio of palladium to silver being 2.50-20.

US 4,404,124 betrifft einen Trägerkatalysator mit dem Trägermaterial α-Aluminiumoxid und den Metallen Palladium und Silber. Der Palladium-Gehalt beträgt 0,01 - 0,25 Gew.- %, während der Silber-Gehalt 0,02 - 0,05 Gew.-% beträgt. Damit ergibt sich ein Verhältnis von Palladium zu Silber von maximal 0,5. Ferner ist das Palladium in der Schale des Katalysatormaterials bis 300 μm vorhanden, während das Silber im ganzen Querschnitt des Katalysatormaterials in mindestens 90 % der Katalysator-Pellets vorliegt.US 4,404,124 relates to a supported catalyst with the carrier material α-alumina and the metals palladium and silver. The palladium content is 0.01-0.25% by weight, while the silver content is 0.02-0.05% by weight. This results in a ratio of palladium to silver of not more than 0.5. Further, the palladium is present in the shell of the catalyst material to 300 microns, while the silver in the entire cross-section of the catalyst material is present in at least 90% of the catalyst pellets.

US 2002/0165092 A1 betrifft einen Trägerkatalysator aus Aluminiumoxid, der als Hydriermetall Palladium und Silber enthält. Der Palladium-Gehalt beträgt 0,002 - 1 ,0 Gew.- %. Dabei ergibt sich ein Verhältnis von Palladium zu Silber von 1 - 20. Das Silber und das Palladium sind gleichförmig im Profil vorhanden, wobei die Eindringtiefe in das Profil mehr als 300 μm beträgt. In bevorzugten Ausführungsformen liegt die Eindringtiefe des Palladiums und des Silbers zwischen 500 und 1000 μm.US 2002/0165092 A1 relates to a supported catalyst of aluminum oxide, which contains palladium and silver as the hydrogenation metal. The palladium content is 0.002-1.0% by weight. This results in a ratio of palladium to silver of 1-20. The silver and the palladium are uniformly present in the profile, the penetration depth in the Profile is more than 300 microns. In preferred embodiments, the penetration depth of the palladium and the silver is between 500 and 1000 microns.

US 6,822,127 B2 beschreibt einen Selektivhydrierkatalysator, bei dem u. a. Alumini- umoxid als Trägermaterial verwendet wird. Der in den Beispielen offenbarte Trägerkatalysator ist mit dem hydrieraktiven Metall Palladium beschichtet und enthält als weitere Aktivkomponenten Silber, Bismut sowie ggf. Kalium oder ein Lanthanoid.No. 6,822,127 B2 describes a selective hydrogenation catalyst in which u. a. Aluminum oxide is used as a carrier material. The supported catalyst disclosed in the examples is coated with the hydrogenation-active metal palladium and contains as further active components silver, bismuth and optionally potassium or a lanthanide.

Die bekannten Katalysatoren weisen im Allgemeinen den Nachteil einer zu geringen Olefinselektivität sowie einer ausgeprägten Grünölbildung auf, wobei unter der Olefin- selektivität das Verhältnis ΔOIefine/ΔAIkine verstanden wird.The known catalysts generally have the disadvantage of too low olefin selectivity and pronounced green oil formation, the olefin selectivity being understood to mean the ratio ΔOlefine / ΔAlkine.

Die Anforderungen an Katalysatoren und Verfahren zur selektiven Hydrierung unerwünschter ungesättigter Verbindungen in diese enthaltenden Kohlenwasserströmen im Hinblick auf die Verringerung des Restgehalts an unerwünschten ungesättigten Verbindungen nach der Hydrierung und auf die Erhöhung der Selektivität steigen ständig. Die bekannten Verfahren und Katalysatoren arbeiten zwar schon auf sehr hohem technischen Stand, sind aber angesichts der steigenden Anforderungen immer noch unbefriedigend. Es besteht daher die Aufgabe, einen verbesserten Katalysator und ein ver- bessertes Verfahren zur selektiven Hydrierung ungesättigter Verbindungen in diese enthaltenden Kohlenwasserstoffströmen zu finden, wobei der Fokus auf die Bereitstellung von Katalysatoren mit hoher Hydrieraktivität, hoher Olefinselektivität, sowie geringer Grünölbildung und damit verbundener langer Lebenszeit gerichtet ist.The demands on catalysts and processes for the selective hydrogenation of undesired unsaturated compounds in hydrocarbon streams containing them with a view to reducing the residual content of undesired unsaturated compounds after hydrogenation and increasing the selectivity are constantly increasing. Although the known methods and catalysts already operate at a very high technical level, they are still unsatisfactory in view of the increasing demands. It is therefore an object to find an improved catalyst and an improved process for the selective hydrogenation of unsaturated compounds in hydrocarbon streams containing them, the focus being on providing catalysts having high hydrogenation activity, high olefin selectivity, and low green oil formation and associated long lifetime is directed.

Die Lösung dieser Aufgabe geht aus von einem Trägerkatalysator auf Basis von Aluminiumoxid, enthaltend a) Palladium als hydrieraktives Metall und b) Silber und Scan- dium als zusätzliche Promotoren.The solution to this problem is based on a supported catalyst based on alumina, containing a) palladium as the hydrogenation-active metal and b) silver and scan dium as additional promoters.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 80 % des Palladiums in einer Schicht zwischen der Oberfläche des Katalysators und einer Eindringtiefe, die maximal 80 % des Radius des Katalysators, gerechnet von der Oberfläche des Katalysators, entspricht, im Wesentlichen homogen und die Promotoren über den gesamten Querschnitt des Katalysators im Wesentlichen homogen verteilt vorliegen.A preferred embodiment of the catalyst according to the invention is characterized in that at least 80% of the palladium in a layer between the surface of the catalyst and a penetration depth corresponding to a maximum of 80% of the radius of the catalyst, calculated from the surface of the catalyst, substantially homogeneous and the promoters are substantially homogeneously distributed over the entire cross-section of the catalyst.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Katalysator einen Durchmesser von 2,0 bis 10 mm, ganz besonders bevorzugt 2,5 bis 5 mm, insbesondere 2,5 bis 3,5 mm auf, wobei mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 %, insbesondere mindestens 98 %, speziell 100 % des PaI- ladiums in einer Schicht zwischen der Oberfläche des Katalysators und einer Eindringtiefe von maximal 1000 μm, gerechnet von der Oberfläche des Katalysators, im We- sentlichen homogen und die Promotoren über den gesamten Querschnitt im Wesentlichen homogen verteilt vorliegen.In a particularly preferred embodiment, the catalyst has a diameter of 2.0 to 10 mm, most preferably 2.5 to 5 mm, in particular 2.5 to 3.5 mm, wherein at least 80%, preferably at least 90%, especially preferably at least 95%, in particular at least 98%, especially 100% of the palladium in a layer between the surface of the catalyst and a penetration depth of at most 1000 μm, calculated from the surface of the catalyst, in the considerably homogenous and the promoters are distributed substantially homogeneously over the entire cross section.

Erfindungsgemäß ist somit ein Katalysator vorgesehen, bei dem das Palladium eine Schalenstruktur in dem Katalysator ausbildet, während die Promotoren Silber und Scandium durchgetränkt sind.According to the invention, a catalyst is thus provided in which the palladium forms a shell structure in the catalyst, while the promoters silver and scandium are impregnated.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators ist dadurch gekennzeichnet, dass das Palladium und die Promotoren über den gesamten Querschnitt des Katalysators im Wesentlichen homogen verteilt vorliegen.A further preferred embodiment of the catalyst according to the invention is characterized in that the palladium and the promoters are substantially homogeneously distributed over the entire cross section of the catalyst.

Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, in der der Katalysator einen Durchmesser von 2,0 bis 10 mm, ganz besonders bevorzugt 2,5 bis 5 mm, insbesondere 2,5 bis 3,5 mm aufweist, und die Metalle Palladium Silber und Scandium über den gesamten Querschnitt im Wesentlichen homogen verteilt vorliegen.Particularly preferred is an embodiment in which the catalyst has a diameter of 2.0 to 10 mm, most preferably 2.5 to 5 mm, in particular 2.5 to 3.5 mm, and the metals palladium silver and scandium over the entire cross-section is substantially homogeneously distributed.

Der erfindungsgemäße Katalysator kann beliebige Formen, beispielsweise Stränge, Hohlstränge, Tabletten, Ringe, sphärische Teilchen oder Kugeln, aufweisen. Bevorzugt ist es, wenn der erfindungsgemäße Katalysator als Strang ausgebildet ist.The catalyst according to the invention may have any shapes, for example strands, hollow strands, tablets, rings, spherical particles or spheres. It is preferred if the catalyst according to the invention is formed as a strand.

Die Metalle können in reiner metallischer Form vorliegen, aber auch in Form von Verbindungen, beispielsweise in Form von Metalloxiden. Unter den Betriebsbedingungen eines Hydrierverfahrens liegen Palladium und Silber im Allgemeinen in Form von Metallen vor. Die Umwandlung etwaiger Oxide in Metalle kann auf eine für den Fachmann bekannte Weise vor dem Einsatz des Katalysators in einem Hydrierverfahren in oder außerhalb eines Hydrierreaktors, beispielsweise durch Vorreduzierung und, falls für Manipulationen mit dem vorreduzierten Katalysator erforderlich oder vorteilhaft, anschließende oberflächliche Passivierung erfolgen.The metals can be present in pure metallic form, but also in the form of compounds, for example in the form of metal oxides. Under the operating conditions of a hydrogenation process, palladium and silver are generally in the form of metals. The conversion of any oxides into metals can be carried out in a manner known to those skilled in the art prior to use of the catalyst in a hydrogenation in or outside a hydrogenation reactor, for example by prereduction and, if necessary or advantageous for manipulations with the prereduced catalyst, subsequent surface passivation.

Der Gehalt des Katalysators an Palladium, bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägerkatalysators, beträgt im Allgemeinen mindestens 0,001 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,005 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,01 Gew.-%. Im Allgemeinen liegt dieser Gehalt bei höchstens 2,0 Gew.-%, bevorzugt bei höchstens 1 ,5 Gew.-%, besonders bevorzugt bei höchstens 0,08 Gew.-%.The content of palladium in the catalyst, based on the total weight of the supported catalyst, is generally at least 0.001% by weight, preferably at least 0.005% by weight, particularly preferably at least 0.01% by weight. In general, this content is at most 2.0 wt .-%, preferably at most 1, 5 wt .-%, particularly preferably at most 0.08 wt .-%.

Der Gehalt des Katalysators an Silber, bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägerkatalysators, beträgt im Allgemeinen mindestens 0,001 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,05 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-%. Im Allgemeinen liegt dieser Gehalt bei höchstens 2 Gew.-%, bevorzugt bei höchstens 1 ,5 Gew.-%, besonders bevorzugt bei höchstens 0,8 Gew.-%. Der Gehalt des Katalysators an Scandium, bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägerkatalysators, beträgt im Allgemeinen mindestens 0,001 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,05 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-%. Im Allgemeinen liegt dieser Gehalt bei höchstens 2,0 Gew.-%, bevorzugt bei höchstens 1 ,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt bei höchstens 0,8 Gew.-%.The content of silver in the catalyst, based on the total weight of the supported catalyst, is generally at least 0.001% by weight, preferably at least 0.05% by weight, more preferably at least 0.1% by weight. In general, this content is at most 2 wt .-%, preferably at most 1, 5 wt .-%, particularly preferably at most 0.8 wt .-%. The content of scandium in the catalyst, based on the total weight of the supported catalyst, is generally at least 0.001% by weight, preferably at least 0.05% by weight, more preferably at least 0.1% by weight. In general, this content is at most 2.0 wt .-%, preferably at most 1, 5 wt .-%, most preferably at most 0.8 wt .-%.

Niedrigere und höhere Gehalte an Palladium, Silber und/oder Scandium sind zwar möglich, aber im Normalfall wegen zu niedriger Aktivität oder zu hohen Rohstoffkosten wirtschaftlich unbefriedigend.Although lower and higher levels of palladium, silver and / or scandium are possible, they are normally unsatisfactory because of too low activity or too high raw material costs.

Das Verhältnis der Mengen von Palladium und Zusatz- oder Dotierstoffen ist ein im Einzelfall zu optimierender Parameter. Im Allgemeinen liegt das Atomverhältnis von Palladium zu Silber im Bereich von 0,01 bis 10, bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 7, besonders bevorzugt im Bereich von 0,08 bis 5 und zu Scandium im Bereich von 0,0001 bis 10, bevorzugt im Bereich von 0,001 bis 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,5.The ratio of the amounts of palladium and additives or dopants is an individual parameter to be optimized. Generally, the atomic ratio of palladium to silver is in the range of 0.01 to 10, preferably in the range of 0.05 to 7, more preferably in the range of 0.08 to 5 and in scandium in the range of 0.0001 to 10, preferably in the range of 0.001 to 1, particularly preferably in the range of 0.01 to 0.5.

Das als Trägermaterial für den erfindungsgemäßen Katalysator verwendete Aluminiumoxid liegt bevorzugt in einer Mischung aus δ-, θ- und α-Aluminiumoxid vor. Der Trä- ger kann neben unvermeidbaren Verunreinigungen in gewissem Umfang auch andere Zusätze enthalten. Beispielsweise können andere anorganische Oxide wie Oxide von Metallen der IIA., HIB., IVB., INA. und IVA. Gruppe des Periodensystems der Elemente enthalten sein, insbesondere Siliziumdioxid, Titandioxid, Zirkondioxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Natriumoxid und Kalziumoxid. Der maximale Gehalt des Trägers an sol- chen von Aluminiumoxid verschiedenen Oxiden ist vom tatsächlich vorhandenen Oxid abhängig, aber im Einzelfall anhand des Röntgenbeugungsdiagramms des Hydrierkatalysators zu ermitteln, da eine Änderung der Struktur mit einer signifikanten Änderung des Röntgenbeugungsdiagramms einher geht. Im Allgemeinen liegt der Gehalt an solchen, von Aluminiumoxid verschiedenen Oxiden, unterhalb von 50 Gew.-%, bevorzugt unterhalb von 30 Gew.-%, besonders bevorzugt unterhalb von 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt unterhalb von 5 Gew.-%. Der Reinheitsgrad des Aluminiumoxids liegt vorzugsweise höher als 99%.The alumina used as support material for the catalyst according to the invention is preferably present in a mixture of δ-, θ- and α-alumina. The carrier may contain, in addition to unavoidable impurities, other additives to some extent. For example, other inorganic oxides such as oxides of IIA., HIB., IVB., INA. and IVA. Group of the Periodic Table of the Elements, in particular silica, titania, zirconia, zinc oxide, magnesium oxide, sodium oxide and calcium oxide. The maximum content of the support in such oxides other than alumina is dependent on the actual oxide present, but to be determined in the individual case on the basis of the X-ray diffraction pattern of the hydrogenation catalyst, since a change in the structure is accompanied by a significant change in the X-ray diffraction pattern. In general, the content of such, other than alumina oxides, below 50 wt .-%, preferably below 30 wt .-%, more preferably below 10 wt .-%, most preferably below 5 wt .-% , The purity of the alumina is preferably higher than 99%.

Die Bezeichnung der Gruppen des Periodensystems der Elemente erfolgt gemäß der CAS-Nomenklatur (chemical abstracts Service).The designation of the groups of the periodic system of the elements takes place according to the CAS nomenclature (chemical abstracts service).

Zur Herstellung des Trägers wird ein geeigneter aluminiumhaltiger Rohstoff, vorzugsweise Böhmit, mit einem Peptisierungsmittel, wie Wasser, verdünnter Säure oder verdünnter Base, peptisiert. Als Säure wird beispielsweise eine Mineralsäure, wie etwa Salpetersäure, oder eine organische Säure, wie etwa Ameisensäure, verwendet. Als Base wird vorzugsweise eine anorganische Base, wie etwa Ammoniak, verwendet. Die Säure oder Base wird im Allgemeinen in Wasser gelöst. Vorzugsweise werden als Peptisierungsmittel Wasser oder verdünnte wässerige Salpetersäure verwendet. Die Konzentration des nicht-wässerigen Anteils im Peptisierungsmittel beträgt im Allgemeinen 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 7 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%. Im Anschluss an die Peptisierung wird der Träger verformt getrocknet und kalziniert.To prepare the support, a suitable aluminum-containing raw material, preferably boehmite, is peptized with a peptizer such as water, dilute acid or dilute base. As the acid, for example, a mineral acid such as nitric acid or an organic acid such as formic acid is used. As the base, an inorganic base such as ammonia is preferably used. The acid or base is generally dissolved in water. Preferably, as Peptizer used water or dilute aqueous nitric acid. The concentration of the non-aqueous fraction in the peptizer is generally 0 to 10% by weight, preferably 0 to 7% by weight, particularly preferably 0 to 5% by weight. Following peptization, the support is deformed dried and calcined.

Böhmit (γ-AIO(OH)) ist ein verbreitetes Handelsprodukt, kann aber auch in bekannter Weise unmittelbar vor der eigentlichen Trägerherstellung durch Fällung aus einer Lösung eines Aluminiumsalzes, beispielsweise Aluminiumnitrat, mit einer Base, Abtren- nen, Waschen, Trocknen und Kalzinieren des gefällten Feststoffes hergestellt werden. Vorteilhafterweise wird Böhmit in der Form eines Pulvers verwendet. Ein geeignetes handelsübliches Böhmit-Pulver ist beispielsweise Versal® 250, das von UOP erhältlich ist. Der Böhmit wird mit dem Peptisierungsmittel behandelt, indem er mit dem Peptisierungsmittel angefeuchtet und intensiv durchmischt wird, beispielsweise in einem Kne- ter, Mischer oder Kollergang. Die Peptisierung wird fortgesetzt, bis die Masse gut verformbar ist. Anschließend wird die Masse mittels üblicher Methoden zu den gewünschten Trägerformkörpern verformt, beispielsweise durch Strangpressen, Extrudieren, Tablettieren oder Agglomerieren. Zur Verformung ist jede bekannte Methode geeignet. Falls erforderlich oder vorteilhaft können übliche Zusätze verwendet werden. Beispiele für solche Zusätze sind Extrudier- oder Tablettierhilfsmittel, wie Polyglykole oder Graphit.Boehmite (γ-AIO (OH)) is a common commercial product, but can also in a known manner immediately prior to the actual carrier preparation by precipitation from a solution of an aluminum salt, such as aluminum nitrate, with a base, separating, washing, drying and calcination of precipitated solid can be produced. Advantageously, boehmite is used in the form of a powder. A suitable commercial boehmite powder is, for example Versal ® 250, available from UOP. The boehmite is treated with the peptizer by moistening it with the peptizer and mixing it intensively, for example in a kneader, mixer or pug mill. The peptization is continued until the mass is well malleable. Subsequently, the mass is deformed by conventional methods to the desired carrier moldings, for example by extrusion, extrusion, tableting or agglomeration. For deformation, any known method is suitable. If necessary or advantageous conventional additives can be used. Examples of such additives are extruding or tableting aids, such as polyglycols or graphite.

Es ist ferner möglich, der Trägerrohmasse vor der Verformung Zusätze beizumischen, die in bekannter Weise als Ausbrennstoffe die Porenstruktur des Trägers nach der KaI- zination beeinflussen, beispielsweise Polymere, Faserstoffe, natürliche Ausbrennstoffe, wie Nussschalenmehle, oder andere übliche Zusätze. Bevorzugt ist die Verwendung von Böhmit in einer Korngrößenverteilung und die Zugabe von Ausbrennstoffen, die zu einer Porenradienverteilung des fertigen Trägers führt, bei der 50 bis 90 Vol.-% des gesamten Porenvolumens in Form von Poren mit einem mittleren Durchmesser im Be- reich von 0,01 bis 0,1 μm und 10 bis 50 Vol.-% des gesamten Porenvolumens in Form von Poren mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 1 μm vorliegen. Die hierzu notwendigen Maßnahmen sind dem Fachmann an sich bekannt.It is also possible to admix the carrier raw material prior to deformation additives which influence the pore structure of the carrier after KaI- cation in a known manner as Ausbrennstoffe, for example polymers, fibers, natural fuels, such as nutshell flours, or other conventional additives. Preference is given to the use of boehmite in a particle size distribution and the addition of burnout materials, which leads to a pore radius distribution of the finished carrier at which 50 to 90% by volume of the total pore volume in the form of pores having an average diameter in the range of 0 , 01 to 0.1 microns and 10 to 50 vol .-% of the total pore volume in the form of pores having a mean diameter in the range of 0.1 to 1 microns are present. The measures necessary for this purpose are known to those skilled in the art.

Im Anschluss an die Verformung werden die Formkörper in üblicher Weise getrocknet, im Allgemeinen bei einer Temperatur oberhalb von 60 0C, bevorzugt oberhalb vonFollowing the deformation, the shaped bodies are dried in a customary manner, generally at a temperature above 60 ° C., preferably above

80 0C, besonders bevorzugt oberhalb von 100 0C, ganz besonders bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 120 bis 300 0C. Die Trocknung wird fortgesetzt, bis in Formkörpern vorhandenes Wasser im Wesentlichen vollständig aus den Formkörpern entwichen ist, was im Allgemeinen nach einigen Stunden der Fall ist. Übliche Trock- nungsdauern liegen im Bereich von 1 bis 30 Stunden und sind von der eingestellten Trocknungstemperatur abhängig, wobei eine höhere Temperatur die Trocknungszeit verkürzt. Die Trocknung kann durch Anwenden eines Unterdrucks weiter beschleunigt werden.80 0 C, more preferably above 100 0 C, most preferably at a temperature in the range of 120 to 300 0 C. The drying is continued until water present in moldings has escaped substantially completely from the moldings, which is generally after a few hours is the case. Typical drying times are in the range of 1 to 30 hours and depend on the set drying temperature, with a higher temperature being the drying time shortened. The drying can be further accelerated by applying a negative pressure.

Im Anschluss an die Trocknung werden die Formkörper durch Kalzination zum fertigen Träger umgewandelt. Die Kalzinationstemperatur liegt im Allgemeinen im Bereich von 900 bis 1150 0C, bevorzugt im Bereich von 1000 bis 1 120 0C, besonders bevorzugt im Bereich von 1050 bis 1 100 0C. Die Kalzinationsdauer liegt im Allgemeinen zwischen 0,5 und 5 Stunden, bevorzugt zwischen 1 und 4 Stunden, besonders bevorzugt zwischen 1 ,5 und 3 Stunden. Die Kalzination erfolgt in einem üblichen Ofen, beispielswei- se in einem Drehofen, in einem Tunnelofen, in einem Bandkalzinierer oder in einem Kammerofen. Die Kalzination kann sich ohne zwischenzeitliche Abkühlung der Formkörper direkt an die Trocknung anschließen.After drying, the shaped bodies are converted by calcination into a finished carrier. The calcination temperature is generally in the range 900-1150 0 C, preferably in the range from 1000 to 1120 0 C, more preferably in the range of 1050-1100 0 C. The calcination time is generally between 0.5 and 5 hours, preferably between 1 and 4 hours, more preferably between 1, 5 and 3 hours. The calcination is carried out in a conventional furnace, for example in a rotary kiln, in a tunnel kiln, in a belt calciner or in a chamber kiln. The calcination can be followed directly by the drying without intermediate cooling of the moldings.

Die so erhaltenen Träger weisen eine spezifische Oberfläche (BET, Brunauer - Emmet - Teller, bestimmt gemäß DIN 66131 durch Stickstoffadsorption bei 77 K) von 20 bis 250 m2/g, vorzugsweise 50 bis 150 m2/g, insbesondere 60 bis 90 m2/g, auf. Die Oberfläche kann durch bekannte Methoden, insbesondere Verwendung feinteiliger oder gröberer Ausgangsstoffe, Kalzinationsdauer und Kalzinationstemperatur, variiert werden. Wie die BET-Oberfläche kann auch das Porenvolumen auf bekannte Weise vari- iert werden, im Allgemeinen liegt es, mittels Quecksilberporosymmetrie bestimmt, in einem Bereich von 0,3 bis 1 ,0 ml/g, bevorzugt in einem Bereich von 0,4 bis 0,9 ml/g, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 0,8 ml/g.The supports thus obtained have a specific surface area (BET, Brunauer - Emmet plate, determined in accordance with DIN 66131 by nitrogen adsorption at 77 K) of 20 to 250 m 2 / g, preferably 50 to 150 m 2 / g, in particular 60 to 90 m 2 / g, up. The surface can be varied by known methods, in particular using finely divided or coarser starting materials, calcination time and calcination temperature. Like the BET surface area, the pore volume can also be varied in a known manner; in general, it is determined by means of mercury porosimetry in a range from 0.3 to 1.0 ml / g, preferably in a range from 0.4 to 0.9 ml / g, more preferably in a range of 0.5 to 0.8 ml / g.

Der Träger des erfindungsgemäßen Katalysators ist vorzugsweise durch folgendes Röntgenbeugungsdiagramm charakterisiert:The support of the catalyst according to the invention is preferably characterized by the following X-ray diffraction diagram:

Netzebenenabstand Winkel relative IntensitätLattice plane spacing angle relative intensity

Angstrom [Ä] 2-Theta [°] l/lo d = 4,552 19,483 0,05 bis 0,15 d = 2,857 31 ,278 0,35 bis 0,50 d = 2,730 32,775 0,65 bis 0,80 d = 2,449 36,671 0,45 bis 0,55 d = 2,317 38,842 0,35 bis 0,45 d = 2,260 39,861 0,35 bis 0,45 d = 2,022 44,790 0,45 bis 0,65 d = 1 ,910 47,570 0,30 bis 0,40 d = 1 ,798 50,720 0,10 bis 0,25 d = 1 ,543 59,915 0,25 bis 0,35 d = 1 ,51 1 61 ,307 0 bis 0,35 d = 1 ,489 62,289 0,20 bis 0,30 d = 1 ,455 63,926 0,25 bis 0,35 d = 1 ,387 67,446 1 Dieses Röntgenbeugungsdiagramm wird wie in der EP 0 992 284 A2 auf Seite 9, Zeilen 6 bis 9 beschrieben, bestimmt.Angstrom [λ] 2-theta [°] l / lo d = 4,552 19,483 0.05 to 0.15 d = 2.857 31, 278 0.35 to 0.50 d = 2.730 32.775 0.65 to 0.80 d 2,449 36,671 0.45 to 0.55 d = 2.317 38.842 0.35 to 0.45 d = 2.259 39.861 0.35 to 0.45 d = 2.022 44.790 0.45 to 0.65 d = 1, 910 47.570 0, 30 to 0.40 d = 1, 798 50.720 0.10 to 0.25 d = 1, 543 59.915 0.25 to 0.35 d = 1, 51 1 61, 307 0 to 0.35 d = 1, 489 62.289 0.20 to 0.30 d = 1, 455 63.926 0.25 to 0.35 d = 1, 387 67.446 1 This X-ray diffraction pattern is determined as described in EP 0 992 284 A2 on page 9, lines 6 to 9.

Röntgenbeugungsdiagramme sind charakteristisch für die spezifische Struktur des untersuchten Materials. Die Struktur des erfindungsgemäßen Katalysators ist durch das Auftreten der oben genannten Reflexe hinreichend definiert. Zusätzlich zu den oben angegebenen kennzeichnenden Reflexen können im Röntgenbeugungsdiagramm ein oder mehrere Reflexe in beliebiger Intensität für die Netzebenenabstände 3,48; 2,55; 2,38; 2,09; 1 ,78; 1 ,74; 1 ,62; 1 ,60; 1 ,57; 1 ,42; 1 ,40 und/oder 1 ,37 alle in der Einheit [A], auftreten.X-ray diffraction patterns are characteristic of the specific structure of the investigated material. The structure of the catalyst according to the invention is sufficiently defined by the occurrence of the above-mentioned reflexes. In addition to the characteristic reflections given above, in the X-ray diffraction pattern one or more reflections of any intensity for the interplanar spacings 3,48; 2.55; 2.38; 2.09; 1, 78; 1, 74; 1, 62; 1, 60; 1, 57; 1, 42; 1, 40 and / or 1, 37 all in unit [A].

Weiterhin können im Röntgenbeugungsdiagramm des erfindungsgemäßen Katalysators noch beliebige weitere Reflexe auftreten.Furthermore, any further reflections can occur in the X-ray diffraction diagram of the catalyst according to the invention.

Auf dem so erhaltenen Träger des erfindungsgemäßen Katalysators können die Aktivmasse und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe abgeschieden werden.On the thus obtained support of the catalyst according to the invention, the active composition and optionally further additives can be deposited.

Die auf den Träger abzuscheidenden Metalle, Zusatz- und/oder Dotierstoffe können mit jedem bekannten Verfahren auf den Träger aufgebracht werden, beispielsweise durch Beschichtung aus der Gasphase (chemical oder physical vapour deposition) oder Tränkung des Trägermaterials mit einer Lösung, welche die abzuscheidenen Substanzen und/oder Verbindungen enthält.The metals, additives and / or dopants to be deposited on the carrier can be applied to the carrier by any known method, for example by coating from the gas phase (chemical or physical vapor deposition) or impregnation of the carrier material with a solution containing the substances to be separated off and / or contains compounds.

Die bevorzugte Methode ist die Tränkung mit einer Lösung der abzuscheidenden Metalle in Form ihrer Salze oder Mischungen ihrer Salze, die sich im Zuge der weiteren Katalysatorherstellung in die abzuscheidenden Substanzen umwandeln. Diese Metallsalze können einzeln und/oder in Teilmengen in mehreren Verfahrensschritten oder gemeinsam und vollständig in einem Verfahrensschritt abgeschieden werden.The preferred method is the impregnation with a solution of the metals to be deposited in the form of their salts or mixtures of their salts, which convert in the course of further catalyst production in the substances to be deposited. These metal salts can be deposited individually and / or in partial quantities in several process steps or together and completely in one process step.

Als Metallsalze sind vor allem solche Salze zu nennen, die sich in der Kalzinierung leicht in die entsprechenden Oxide überführen lassen, beispielsweise Hydroxyde, Car- bonate, Chloride, Nitrate, Nitrite, Acetate und Formiate. Einige dieser Metallsalzlösungen sind bedingt durch die verwendeten Anionen sauer. Neutral reagierende Lösungen werden in einer bevorzugten Ausführungsform vor der Tränkung durch beispielsweise Mineralsäuren sauer gestellt.The metal salts are, above all, those salts which can easily be converted into the corresponding oxides in the calcination, for example hydroxides, carbonates, chlorides, nitrates, nitrites, acetates and formates. Some of these metal salt solutions are acidic due to the anions used. Neutral solutions are acidified in a preferred embodiment prior to impregnation by, for example, mineral acids.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators ist zunächst die gemeinsame Abscheidung von einem oder meh- reren Salzen der Metalle Palladium und Silber in einer Tränkstufe und anschließende Tränkung des Trägers mit einer Lösung eines oder mehrerer Salze von Scandium. Eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators ist zunächst die Abscheidung von einem oder mehreren Salzen von Scandium in einer Tränkstufe und anschließende Tränkung des Trägers mit einer Lösung eines oder mehrerer Salze von Palladium und Silber.A preferred embodiment of the process for preparing the catalyst according to the invention is first the joint deposition of one or more salts of the metals palladium and silver in a impregnation step and subsequent impregnation of the support with a solution of one or more salts of scandium. A likewise preferred embodiment of the process for the preparation of the catalyst according to the invention is first the deposition of one or more salts of scandium in a impregnation stage and subsequent impregnation of the support with a solution of one or more salts of palladium and silver.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators ist die gemeinsame Abscheidung eines oder mehrerer Salze der Metalle Palladium, Silber und Scandium in einer Tränkstufe.A further preferred embodiment of the process for preparing the catalyst according to the invention is the co-deposition of one or more salts of the metals palladium, silver and scandium in a impregnation step.

Im Allgemeinen wird bei der Tränkung des Trägers mit einer Lösung von Salzen der abzuscheidenden Komponenten das Volumen der Lösung so bemessen, dass die Lösung praktisch vollständig vom Porenvolumen des Trägers aufgenommen wird („inci- pient wetness"-Methode). Die Konzentration der Salze in der Lösung wird so bemessen, dass nach Tränkung und Umwandlung des geträgerten Katalysators zum fertigen Katalysator die abzuscheidenden Komponenten in der gewünschten Konzentration auf dem Katalysator vorliegen. Die Salze werden so gewählt, dass sie keine bei der Katalysatorherstellung oder dessen späterer Verwendung störenden Rückstände hinterlassen. Zumeist werden Nitrate oder Ammoniumsalze verwendet.In general, when the carrier is impregnated with a solution of salts of the components to be separated, the volume of the solution is dimensioned such that the solution is absorbed almost completely by the pore volume of the carrier ("incipient wetness" method) The solution is so dimensioned that after impregnation and conversion of the supported catalyst to the finished catalyst, the components to be deposited are present in the desired concentration on the catalyst The salts are chosen so as not to leave any residue in the preparation of the catalyst or its subsequent use Nitrates or ammonium salts are used.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Tränklösungen verwendet, die Palladiumnitrat und -nitrit sowie Silbernitrat und Scandiumnitrat einzeln oder als Mischungen enthalten.In a particularly preferred embodiment, impregnation solutions are used which contain palladium nitrate and nitrite as well as silver nitrate and scandium nitrate individually or as mixtures.

Im Allgemeinen liegt der pH-Wert der Tränklösung bei höchstens 5, vorzugsweise bei höchstens 3, besonders bevorzugt bei höchstens 2,5. Die Untergrenze des pH-Wertes liegt im Allgemeinen bei 0,2, vorzugsweise bei 0,3, besonders bevorzugt bei 0,5.In general, the pH of the impregnation solution is at most 5, preferably at most 3, particularly preferably at most 2.5. The lower limit of the pH is generally 0.2, preferably 0.3, more preferably 0.5.

Im Anschluss an die Tränkung oder nach den einzelnen Tränkstufen wird der geträger- te Katalysator getrocknet, im Allgemeinen bei einer Temperatur oberhalb von 60 0C, vorzugsweise oberhalb von 80 0C, besonders bevorzugt oberhalb von 100 0C, insbesondere bei einer Temperatur im Bereich von 120 bis 300 0C. Die Trocknung wird dabei fortgesetzt, bis im getränkten Katalysator vorhandenes Wasser im Wesentlichen vollständig entwichen ist, was im Allgemeinen nach einigen Stunden der Fall ist. Übliche Trocknungszeiten liegen im Bereich von 1 bis 30 Stunden und sind von der einge- stellten Trocknungstemperatur abhängig, wobei eine höhere Trocknungstemperatur die Trocknungszeit verkürzt. Die Trocknung kann durch Anwenden eines Unterdrucks weiter beschleunigt werden.Following the impregnation of the impregnation steps or after the individual geträger- te catalyst is dried, generally at a temperature above 60 0 C, preferably above 80 0 C, more preferably above 100 0 C, in particular at a temperature in the range from 120 to 300 ° C. Drying is continued until substantially all of the water present in the impregnated catalyst has escaped, which is generally the case after a few hours. Typical drying times are in the range of 1 to 30 hours and depend on the set drying temperature, with a higher drying temperature shortens the drying time. The drying can be further accelerated by applying a negative pressure.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Trocknung des getränkten Katalysators unter gleichzeitiger Bewegung des getränkten Trägermaterials, beispielsweise in einem Drehrohr-Ofen. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der zur Trocknung verwendete Luftstrom im Gegenstrom durch das Drehrohr geführt.In a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, the drying of the impregnated catalyst takes place with simultaneous movement of the impregnated carrier material, for example in a rotary kiln oven. In a particular embodiment of the present invention, the air stream used for drying is passed in countercurrent through the rotary tube.

Im Anschluss an die Trocknung wird in üblicher Weise durch Kalzinierung der Kataly- sator hergestellt. Diese Kalzinierung dient im Wesentlichen der Umwandlung der aufgetränkten Salze in die abzuscheidenden Komponenten oder Vorläufer solcher Komponenten und unterscheidet sich insofern von der zuvor beschriebenen Kalzinierung, die der Herstellung des Trägermaterials und der Trägerstruktur dient. Im Fall der Auftränkung von Metallnitraten werden bei dieser Kalzinierung im Wesentlichen die Nitrate in Metalle und/oder Metalloxide, die im Katalysator verbleiben, und in nitrose Gase, die entweichen, zersetzt.After drying, the catalyst is prepared in the usual way by calcination. This calcination essentially serves to convert the impregnated salts into the components or precursors of such components to be deposited and differs from the previously described calcination, which serves for the preparation of the support material and the support structure. In the case of impregnation of metal nitrates, in this calcination, substantially the nitrates are decomposed into metals and / or metal oxides remaining in the catalyst and nitrous gases which escape.

Die Kalzinationstemperatur liegt im Allgemeinen bei 200 bis 900 0C, vorzugsweise 280 bis 800 0C, besonders bevorzugt 300 bis 700 0C. Die Kalzinationsdauer liegt im Allge- meinen zwischen 0,5 und 20 Stunden, vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 Stunden, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 5 Stunden. Die Kalzination erfolgt in einem üblichen Ofen, beispielsweise in einem Drehrohr-Ofen, in einem Bandkalzinierer oder in einem Kammerofen. Die Kalzination kann sich ohne zwischenzeitliche Abkühlung des geträgerten und getrockneten Trägers direkt an die Trocknung anschließen.The calcination temperature is generally from 200 to 900 0 C, preferably from 280 to 800 0 C, particularly preferably 300 to 700 0 C. The calcination time is generally between 0.5 and 20 hours, preferably between 0.5 and 10 hours , more preferably between 0.5 and 5 hours. The calcination is carried out in a conventional oven, for example in a rotary kiln, in a belt calciner or in a chamber furnace. The calcination may be followed directly by the drying without intermediate cooling of the supported and dried support.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Trocknung und die Kalzinierung des Katalysators in einem Drehrohrofen kombiniert.In a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, the drying and the calcination of the catalyst are combined in a rotary kiln.

Nach der Kalzination ist der Katalysator prinzipiell einsatzbereit. Falls erforderlich oder gewünscht, wird er vor dem Einbau in den Hydrierreaktor in bekannter Weise durch Vorreduzierung aktiviert und gegebenenfalls auch wieder oberflächlich passiviert.After calcination, the catalyst is in principle ready for use. If required or desired, it is activated by pre-reduction in a known manner prior to incorporation into the hydrogenation reactor and, if appropriate, also passivated on the surface again.

In der Regel erfolgt die Reduktion des Hydrierkatalysators jedoch meistens erst im Hydrierreaktor selbst. Dies geschieht nach einer dem Fachmann bekannten Weise durch zunächst erfolgende Inertisierung mit Stickstoff oder einem anderen Inertgas. Die Reduktion wird, mit einem wasserstoff-haltigen Gas als reine Gasphase oder unter Inert-Kreislauf durchgeführt. Die Temperatur, bei der diese Vorreduktion durchgeführt wird, beträgt im Allgemeinen 5 bis 200 0C, vorzugsweise 20 bis 150 0C.In general, however, the reduction of the hydrogenation catalyst usually takes place only in the hydrogenation reactor itself. This is done by a manner known to those skilled in the art by initial inertization with nitrogen or another inert gas. The reduction is carried out with a hydrogen-containing gas as pure gas phase or under inert circulation. The temperature at which this prereduction is carried out is generally from 5 to 200 0 C, preferably 20 to 150 0 C.

Auch eine Regenerierung des erfindungsgemäßen Katalysators ist außer- oder innerhalb des Hydrierreaktors bei Temperaturen von 15 bis 500 0C möglich.A regeneration of the catalyst according to the invention is possible outside or within the hydrogenation reactor at temperatures of 15 to 500 0 C.

Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die durch dieses Verfahren er- hältlichen Hydrierkatalysatoren. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren zur Hydrierung ungesättigter Verbindungen sowie entsprechende Hydrierverfahren.A further subject of the present invention are the hydrogenation catalysts obtainable by this process. The present invention moreover relates to the use of the catalysts according to the invention for the hydrogenation of unsaturated compounds and to corresponding hydrogenation processes.

Die erfindungsgemäßen Verfahren zur selektiven Hydrierung zeichnen sich durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators aus. Die erfindungsgemäßen Hydrierverfahren werden im Allgemeinen genauso wie die bekannten, denselben Zwecken dienenden, heterogen katalysierten Hydrierverfahren durchgeführt. Sie können als heterogen katalysierte Gasphasenverfahren, bei denen sich sowohl der Kohlenwasser- stoffstrom wie auch der Hydrierwasserstoff in der Gasphase befinden, oder als heterogen katalysierte Gas-/Flüssigphasenverfahren, bei denen der Kohlenwasserstoffstrom zumindest teilweise in flüssiger Phase und Wasserstoff in der Gasphase und/oder in gelöster Form in der Flüssigphase vorliegen, durchgeführt werden. Die einzustellenden Parameter, wie Durchsatz an Kohlenwasserstoffstrom, ausgedrückt in Raumgeschwin- digkeit in der Einheit [Nm3/m3(kat)-h] oder Massengeschwindigkeit [t/m3(kat) h], bezogen auf das Katalysatorvolumen, Temperatur und Druck werden analog zu denen bekannter Verfahren gewählt. Die Eintrittstemperatur liegt üblicherweise im Bereich von 0 bis 250 0C und der Druck im Bereich von 0,01 bis 50 bar. Die Hydrierung kann dabei in einer oder in mehreren Reaktionsstufen durchgeführt werden, wobei in mindestens einer Reaktionsstufe ein erfindungsgemäßer Katalysator verwendet wird.The selective hydrogenation processes according to the invention are distinguished by the use of the catalyst according to the invention. The hydrogenation processes according to the invention are generally carried out in the same way as the known, heterogeneously catalyzed hydrogenation processes which serve the same purpose. They can be used as heterogeneously catalyzed gas-phase processes in which both the hydrocarbon stream and the hydrogenating hydrogen are in the gas phase, or as heterogeneously catalyzed gas / liquid phase processes in which the hydrocarbon stream is at least partially in liquid phase and hydrogen in the gas phase and / or be present in dissolved form in the liquid phase, carried out. The parameters to be set, such as throughput of hydrocarbon stream, expressed in space velocity in the unit [Nm 3 / m 3 (kat) -h] or mass velocity [t / m 3 (cat) h], based on the catalyst volume, temperature and pressure are chosen analogously to those of known methods. The inlet temperature is usually in the range of 0 to 250 0 C and the pressure in the range of 0.01 to 50 bar. The hydrogenation can be carried out in one or more reaction stages, wherein a catalyst according to the invention is used in at least one reaction stage.

Die Menge des eingesetzten Wasserstoffs, bezogen auf die Menge des zugeführten Kohlenwasserstoffstroms, ist abhängig von dem Gehalt des Kohlenwasserstoffstroms an unerwünschten ungesättigten Verbindungen und deren Art. Im Allgemeinen wird der Wasserstoff in einer Menge vom 0,4- bis zum 5-fachen der stöchiometrisch zum vollständigen Wasserstoffumsatz beim Reaktordurchgang erforderlichen Menge zugegeben. Die Hydrierung von Dreifachbindungen läuft im Normalfall schneller ab als die von konjugierten Doppelbindungen und diese wiederum schneller als die von unkonjugier- ten Doppelbindungen. Dieses erlaubt eine entsprechende Steuerung des Verfahrens anhand der zugegebenen Wasserstoffmenge. In Sonderfällen, beispielsweise wenn eine hohe Isomerisierung von 1 -Buten zu eis- oder trans-2-Buten gewünscht ist, kann auch ein höherer Wasserstoffüberschuss, beispielsweise ein 10-facher Wasserstoff- überschuss, verwendet werden. Der Wasserstoff kann inerte Gase enthalten, beispielsweise Edelgase wie Helium, Neon oder Argon, Stickstoff, Kohlendioxid und/oder niedrige Alkane, wie Methan, Ethan, Propan und/oder Butan. Solche Inertgase in Wasserstoff liegen vorzugsweise in einer Konzentration von weniger als 30 Vol.-% vor. Besonders bevorzugt ist der Wasserstoff im Wesentlichen frei von Kohlenmonoxid.The amount of hydrogen used, based on the amount of the hydrocarbon stream supplied, is dependent on the content of the hydrocarbon stream of undesirable unsaturated compounds and their nature. In general, the amount of hydrogen in an amount of 0.4 to 5 times stoichiometrically full hydrogen conversion during the reactor passage required amount. The hydrogenation of triple bonds usually proceeds faster than that of conjugated double bonds, which in turn are faster than those of unconjugated double bonds. This allows a corresponding control of the process based on the added amount of hydrogen. In special cases, for example, if a high isomerization of 1-butene to cis- or trans-2-butene is desired, a higher hydrogen excess, for example a 10-fold excess of hydrogen, can also be used. The hydrogen may contain inert gases, for example noble gases such as helium, neon or argon, nitrogen, carbon dioxide and / or lower alkanes such as methane, ethane, propane and / or butane. Such inert gases in hydrogen are preferably present in a concentration of less than 30% by volume. Most preferably, the hydrogen is substantially free of carbon monoxide.

Die Verfahren können in einen oder in mehreren parallelen oder hintereinander ge- schalteten Reaktoren, jeweils im einfachen Durchgang oder in Kreislauffahrweise, durchgeführt werden. Bei Durchführung der Verfahren in der Gas-/Flüssigphase wird der Kohlenwasserstoffstrom nach Durchtritt durch einen Reaktor üblicherweise in ei- nem Abscheider von Gasen befreit und ein Teil der erhaltenen Flüssigkeit in den Reaktor zurückgeführt. Das Verhältnis zwischen zurückgeführtem und erstmals in den Reaktor eingespeisten Kohlenwasserstoffstrom, das so genannte Rücklaufverhältnis, wird so eingestellt, dass unter den sonstigen Reaktionsbedingungen, wie Druck, Eintritts- temperatur, Durchsatz und Wasserstoffmenge, die adiabate Temperaturerhöhung nicht zu groß wird.The processes can be carried out in one or more reactors connected in parallel or in series, in each case in a single pass or in circulation mode. When carrying out the processes in the gas / liquid phase, the hydrocarbon stream after passing through a reactor is usually Freed from a separator of gases and recycled a portion of the liquid obtained in the reactor. The ratio between recirculated and first fed into the reactor hydrocarbon stream, the so-called reflux ratio is adjusted so that under the other reaction conditions, such as pressure, inlet temperature, flow rate and amount of hydrogen, the adiabatic temperature increase is not too large.

Einsatzzwecke der erfindungsgemäßen Verfahren sind etwa die Hydrierung von Alki- nenen zu Alkadienen, von Alkinen, Alkinenen und Alkadienen zu Alkenen, von Pheny- lalkinen zu Phenylalkenen und/oder von Phenylalkenen zu Phenylalkanen.The purposes of the process according to the invention are, for example, the hydrogenation of alkynes to alkadienes, of alkynes, alkynes and alkadienes to alkenes, of phenyllalkynes to phenylalkenes and / or of phenylalkenes to phenylalkanes.

Beispiele erfindungsgemäßer Verfahren sind die:Examples of methods according to the invention are:

• zur selektiven Hydrierung von Acetylen in C2-Strömen zu Ethylen bei minimaler Bildung von Ethan (zur Vereinfachung im folgenden als "Verfahren A" bezeichnet),For the selective hydrogenation of acetylene in C2 streams to ethylene with minimal formation of ethane (hereinafter referred to as "process A" for simplicity)

• zur selektiven Hydrierung von Propin und/oder Propadien in C3-Strömen zu Pro- pylen bei minimaler Bildung von Propan ("Verfahren B"),For the selective hydrogenation of propyne and / or propadiene in C3 streams to propylene with minimal formation of propane ("process B"),

• zur selektiven Hydrierung von 1-Butin, 2-Butin, 1 ,2-Butadien und/oder Vinylacety- len in C4-Strömen zu 1 ,3-Butadien, 1 -Buten, eis- und/oder trans-2-Buten ("Verfahren C"),For the selective hydrogenation of 1-butyne, 2-butyne, 1, 2-butadiene and / or vinylacetylene in C4 streams to give 1,3-butadiene, 1-butene, cis- and / or trans-2-butene ( "Method C"),

• zur selektiven Hydrierung von 1-Butin, 2-Butin, 1 ,2-Butadien, 1 ,3-Butadien und/oder Vinylacetylen in C4-Strömen zu 1 -Buten, eis- und/oder trans-2-Buten, bei butadienreichen C4-Strömen ("Roh-C4-Schnitt") oder butadienarmen C4- Strömen ("Raffinat I") ("Verfahren D"), undFor the selective hydrogenation of 1-butyne, 2-butyne, 1, 2-butadiene, 1, 3-butadiene and / or vinyl acetylene in C4 streams to 1-butene, cis- and / or trans-2-butene, butadiene-rich C4 streams ("crude C4 cut") or low butadiene C4 streams ("raffinate I") ("process D"), and

• zur selektiven Hydrierung ungesättigter Verbindungen und/oder ungesättigerFor the selective hydrogenation of unsaturated compounds and / or unsaturated

Substituenten aromatischer Verbindungen in C5+-Strömen zu höher gesättigten Verbindungen und/oder aromatischen Verbindungen mit höher gesättigten Substituenten bei minimaler Hydrierung der aromatischen Kerne ("Verfahren E"),Substituents of aromatic compounds in C5 + streams to higher saturated compounds and / or aromatic compounds having higher saturated substituents with minimal hydrogenation of the aromatic nuclei ("Process E"),

jeweils unter Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators.each using the catalyst of the invention.

Verfahren A: Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können bevorzugt zur selektiven Hydrierung von Acetylen in Kohlenwasserstoffströmen eingesetzt werden. Von besonderem Interesse sind dabei solche Ströme aus Steamcrackern, die neben den Haupt- bestandteilen Ethylen und Ethan Acetylen in Mengen von 0,01 bis 5 Vol.-% enthalten. Acetylen enthaltende Kohlenwasserstoffströme werden in der Gasphase bei Wasserstoffdrücken von 0,01 bar bis 50 bar, bevorzugt 10 bis 30 bar, mit einer Raumgeschwindigkeit des gasförmigen C2-Stroms von 500 Nm3/m3*h, bezogen auf das Katalysatorvolumen, bis 10000 Nm3/m3*h hydriert. Je nach der zu hydrierenden Acetylen- menge kann die Hydrierung einstufig oder mehrstufig erfolgen, wobei in an sich bekannter Weise Zwischenkühlungen und Wasserstoffeinspeisungen in jeden einzelnen Reaktor angewendet werden können. Eine adiabatische Fahrweise ist dabei bevorzugt und läßt sich für Acetylengehalte von unter 1 Vol-% leicht realisieren.Method A: The catalysts according to the invention can preferably be used for the selective hydrogenation of acetylene in hydrocarbon streams. Of particular interest are streams of steam crackers which, in addition to the main constituents ethylene and ethane, contain acetylene in quantities of from 0.01 to 5% by volume. Acetylene-containing hydrocarbon streams are in the gas phase at hydrogen pressures of 0.01 bar to 50 bar, preferably 10 to 30 bar, with a space velocity of the gaseous C2 stream of 500 Nm 3 / m 3 * h, based on the catalyst volume, to 10000 Nm 3 / m 3 * h hydrogenated. Depending on the amount of acetylene to be hydrogenated, the hydrogenation can take place in one or more stages, it being possible to use intermediate cooling and hydrogen feeds in each individual reactor in a manner known per se. An adiabatic procedure is preferred and can be easily realized for acetylene contents of less than 1% by volume.

Die Eintrittstemperatur der Acetylen enthaltenden Kohlenwasserstoffströme in den ersten Reaktor betragen im allgemeinen 10 bis 250 0C, bevorzugt 15 bis 120 0C, besonders bevorzugt 25 bis 95 0C. Bei Verwendung nur eines Reaktors liegt das molare Verhältnis von Wasserstoff zu Acetylen in der Regel bei 1 ,1 bis 2:1 , bevorzugt bei 1 ,2 bis 1 ,6:1. Bei Verwendung mehrerer in Reihe geschalteter Reaktoren mit Wasserstoffzu- fuhr in jeden Reaktor kann es dagegen 0,6 bis 1 ,2:1 betragen.The inlet temperature of the acetylene-containing hydrocarbon streams in the first reactor are generally 10 to 250 0 C, preferably 15 to 120 0 C, more preferably 25 to 95 0 C. When using only one reactor, the molar ratio of hydrogen to acetylene is usually at 1, 1 to 2: 1, preferably at 1, 2 to 1, 6: 1. By contrast, when using multiple reactors in series with hydrogen supplied to each reactor, it may be 0.6 to 1.2: 1.

Die erfindungsgemäßen Katalysatoren sind in der Hydrierung von Acetylen sehr aktiv und können bei relativ niedrigen Temperaturen eingesetzt werden. Sie sind auch bei geringen Acetylengehalten hochselektiv, ohne dass Kohlenmonoxid in der Hydrierstufe zudosiert werden muß. Es lassen sich Restacetylengehalte von ca. 1 ppm erzielen, wobei im Vergleich zu bekannten Katalysatoren mit geringen stöchiometrischen Wasserstoffüberschüssen gearbeitet werden kann.The catalysts of the invention are very active in the hydrogenation of acetylene and can be used at relatively low temperatures. They are highly selective even with low acetylene contents, without having to meter in carbon monoxide in the hydrogenation stage. It can be achieved Restacetylengehalte of about 1 ppm, which can be compared to known catalysts with low stoichiometric hydrogen excesses.

Verfahren B: Ebenfalls eignen sich die erfindungsgemäßen Katalysatoren beispiels- weise zur Verwendung in einem Verfahren zur selektiven Hydrierung ungesättigter Kohlenwasserstoffe aus Alken- und/oder Alkadien-haltigen flüssigen Kohlenwasserstoffgemischen, deren Hauptbestandteile drei Kohlenstoffatome im Molekül enthalten, wobei der erfindungsgemäße Katalysator mit dem Kohlenwasserstoffstrom, beispielsweise unter den zuvor beschriebenen Bedingungen, in Kontakt gebracht wird.Process B: The catalysts according to the invention are also suitable, for example, for use in a process for the selective hydrogenation of unsaturated hydrocarbons from alkene- and / or alkadiene-containing liquid hydrocarbon mixtures whose main constituents contain three carbon atoms in the molecule, the catalyst according to the invention containing the hydrocarbon stream, For example, under the conditions described above, is brought into contact.

Hydrierverfahren für derartige C3-Ströme sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So beschreibt die DE 37 09 328 A1 ein Rieselphasenverfahren zur selektiven Hydrierung stark ungesättigter Kohlenwasserstoffe. Das Verfahren dient der weitestge- henden und selektiven Entfernung hoch ungesättigter Komponenten aus Alken-, Alka- dien- und/oder Aromaten-haltigen flüssigen Kohlenwasserstoffgemischen, derenHydrogenation processes for such C3 streams are already known from the prior art. Thus, DE 37 09 328 A1 describes a trickle phase process for the selective hydrogenation of strongly unsaturated hydrocarbons. The process serves for the most extensive and selective removal of highly unsaturated components from alkene-, alkadiene- and / or aromatic-containing liquid hydrocarbon mixtures whose

Hauptbestandteile wenigstens drei Kohlenstoffatome im Molekül enthalten. Dabei erfolgt die Hydrierung an einem fest angeordneten Palladium-Trägerkatalysator bzw. einem fest angeordneten Katalysatorensystem, bestehend aus zwei bis vier Palladium- Trägerkatalysatoren.Main constituents contain at least three carbon atoms in the molecule. The hydrogenation is carried out on a fixed palladium-supported catalyst or a fixed catalyst system consisting of two to four supported palladium catalysts.

Nachteilig an diesem Verfahren unter Verwendung von reinen Palladium-Katalysatoren ist, dass die Verwendung reiner Palladium-Katalysatoren leicht zu einer Überhydrie- rung und zu einer Grünölbildung führt. Dieses hat eine schnelle Verkokung zur Folge und bedingt somit kurze Lebenszeiten des verwendeten Katalysators.A disadvantage of this process using pure palladium catalysts is that the use of pure palladium catalysts can easily lead to an overhydration. tion and green oil production. This has a fast coking result and thus requires short lifetimes of the catalyst used.

Um dieses zu verhindern, wird der erfindungsgemäße Palladium-, Silber- und Scandi- umhaltige Katalysator in einem Hydrierverfahren zur Hydrierung von C3-Strömen verwendet. Hierdurch wird die Überhydrierung und Grünölbildung vermindert. Darüber hinaus muss das verwendete Palladium in einer bestimmten Randzone des Katalysators lokalisiert sein, um eine genügende Aktivität zur Hydrierung der C3-Ströme aufzuweisen. Dieses wird von den erfindungsgemäßen Katalysatoren erfüllt, die eine Eindringtiefe des Palladiums von bis 1000 μm aufweisen.In order to prevent this, the palladium-, silver- and scandium-containing catalyst according to the invention is used in a hydrogenation process for the hydrogenation of C3 streams. As a result, the overhydration and green oil formation is reduced. In addition, the palladium used must be located in a certain peripheral zone of the catalyst in order to have sufficient hydrogenation activity of the C3 streams. This is fulfilled by the catalysts of the invention, which have a penetration depth of palladium of up to 1000 microns.

Das verwendete Silber ist darüber hinaus über das ganze Profil des Katalysators im Wesentlichen homogen verteilt. Hierdurch wird eine Grünölbildung durch den Katalysator verringert oder vermieden.The silver used is also distributed substantially homogeneously over the entire profile of the catalyst. As a result, a green oil formation is reduced or avoided by the catalyst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Hydrierung der C3-Ströme dient im Wesentlichen zur selektiven Hydrierung von in diesen Kohlenwasserstoffgemischen enthaltenem Propin- und/oder Propadien zu Propen bei minimaler Bildung von Propan.The process according to the invention for the hydrogenation of the C3 streams essentially serves for the selective hydrogenation of propylene and / or propadiene contained in these hydrocarbon mixtures to give propene with minimal formation of propane.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Hydrierung in einer Stufe.In a particularly preferred embodiment, the hydrogenation takes place in one stage.

Alternativ kann die Hydrierung auch in zwei Verfahrensstufen durchgeführt werden. Der so erhaltene C3-Strom weist dann - vor den jeweiligen Hydrierstufen - beispielsweise die folgenden Gehalte auf:Alternatively, the hydrogenation can also be carried out in two process stages. The C3 stream thus obtained then has, for example, the following contents, before the respective hydrogenation stages:

Figure imgf000016_0001
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Die C3-Hydrierung erfolgt vorzugsweise mit einer überwiegend flüssigen C3-Phase und einer Wasserstoffgasphase.The C3 hydrogenation is preferably carried out with a predominantly liquid C3 phase and a hydrogen gas phase.

Dabei beträgt der Druck vorzugsweise 9 bis 30 bar, besonders bevorzugt 10 bis 25 bar, insbesondere 10 bis 16 bar. Die Eintrittstemperatur beträgt vorzugsweise 0 bis 50 0C, besonders bevorzugt 0 bis 40 0C, insbesondere 20 bis 30 0C. Die Temperaturerhöhung beträgt vorzugsweise 0 bis 60 0C, besonders bevorzugt 0 bis 40 0C, insbesondere 0 bis 5 0C. Die Belastung (whsv) beträgt vorzugsweise 3 bis 30 kg/lh, besonders bevorzugt 5 bis 25 kg/lh, insbesondere 8 bis 15 kg/lh. Die Leerraumgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 0,2 bis 20 cm/s, besonders bevorzugt 0,5 bis 10 cm/s, insbesondere 1 bis 5 cm/s. Das Verhältnis von Wasserstoff zu Methylacetylen und Propadien beträgt vorzugsweise 0,9 bis 2, besonders bevorzugt 1 ,01 bis 2.The pressure is preferably 9 to 30 bar, more preferably 10 to 25 bar, in particular 10 to 16 bar. The inlet temperature is preferably 0 to 50 0 C, more preferably 0 to 40 0 C, in particular 20 to 30 0 C. The temperature increase is preferably 0 to 60 0 C, more preferably 0 to 40 0 C, in particular 0 to 5 0 C. The load (whsv) is preferably 3 to 30 kg / lh, more preferably 5 to 25 kg / lh, in particular 8 to 15 kg / lh. The void space velocity is preferably 0.2 to 20 cm / s, particularly preferably 0.5 to 10 cm / s, in particular 1 to 5 cm / s. The ratio of hydrogen to methylacetylene and propadiene is preferably 0.9 to 2, more preferably 1, 01 to 2.

Die Reaktionsführung erfolgt auf eine dem Fachmann an sich bekannte Weise, bei- spielsweise adiabatisch, mit Siedekühlung oder isotherm, bevorzugt isotherm und besonders bevorzugt ist bei der isothermen Reaktionsführung die Verwendung eines Kühlmittels, z. B. Ammoniak.The reaction is carried out in a manner known to those skilled in the art, for example adiabatic, with boiling or isothermic, preferably isothermal and particularly preferred in the isothermal reaction, the use of a coolant, for. B. ammonia.

Verfahren C und D: Verfahren zur Hydrierung von C4-Strömen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt EP 0 523 482 B1 ein Verfahren zur selektiven Hydrierung von Butadien zu Butenen in der Flüssig- oder Rieselphase an fest angeordneten Edelmetall-Trägerkatalysatoren. Dabei wird ein Butadien-reicher C4-Strom, mit Butadien-Gehalten von 20 - 80 Gew.-%, bezogen auf den C4-Strom, in zwei hintereinander geschalteten Reaktionszonen so hydriert, dass das Hydrierprodukt der ersten Reakti- onszone 0,1 bis 20 Gew.-% und das Hydrierprodukt der zweiten Reaktionszone 0,005 bis 1 Gew.-% Restbutadien, bezogen auf den C4-Strom, enthält.Methods C and D: Methods for the hydrogenation of C4 streams are known in the art. Thus, EP 0 523 482 B1 describes a process for the selective hydrogenation of butadiene to butenes in the liquid or trickle phase on fixed noble metal supported catalysts. In this case, a butadiene-rich C4 stream, with butadiene contents of 20-80 wt .-%, based on the C4 stream, hydrogenated in two successive reaction zones so that the hydrogenation product of the first reaction zone 0.1 to 20 wt .-% and the hydrogenation product of the second reaction zone 0.005 to 1 wt .-% residual butadiene, based on the C4 stream containing.

Die in der vorliegenden erfindungsgemäßen Hydrierung zu verwendenden C4-Kohlen- wasserstoffgemische entstehen hauptsächlich beim Steamcracken von Mineralöl- stämmigen Kohlenwasserstoffen, z. B. Naphtha. Neben der Hauptkomponente 1 ,3- Butadien können diese Kohlenwasserstoffgemische auch geringe Mengen an Verbindungen an kumulierten Doppelbindungen und/oder acetylenischen Dreifachbindungen enthalten. Die Zusammensetzung des Roh-C4-Schnitts aus dem Steamcracker kann in weiten Bereichen variieren (siehe Tabelle 1 ).The C4 hydrocarbon mixtures to be used in the present hydrogenation according to the invention are produced mainly in the steam cracking of mineral oil-derived hydrocarbons, eg. Eg naphtha. In addition to the main component 1, 3-butadiene, these hydrocarbon mixtures may also contain small amounts of compounds on cumulated double bonds and / or acetylenic triple bonds. The composition of the crude C4 cut from the steam cracker can vary widely (see Table 1).

Tabelle 1 : Typische Zusammensetzung eines C4-Schnitts eines Steamcrackers, angegeben in Gew.-%. C4-FeedTable 1: Typical composition of a C4 cut of a steam cracker, expressed in weight%. C 4 feed

Summe C3-Spuren < 1 1 ,3-Butadien 35 - 70Total C3 traces <1 1, 3-butadiene 35-70

Isobuten 14 - 35Isobutene 14 - 35

1 -Buten 5 - 22 trans-2-Buten 3 - 7 cis-2-Buten 2 - 6 Butan 1 - 12 i-Butan 0 - 101-Butene 5-22 trans-2-butene 3-7 cis-2-butene 2-6 butane 1-12 i-butane 0-10

Butenin (Vinylacetylen) 0,3 - 2 1-Butin (Ethylacetylen) 0,1 - 0,5Butenine (vinyl acetylene) 0.3-2 1-butyne (ethylacetylene) 0.1-0.5

1 ,2-Butadien 0 - 0,51, 2-butadiene 0 - 0.5

Summe C5-Spuren < 1Total C5 tracks <1

Die Zusammensetzung ist im Wesentlichen abhängig von dem Einsatzstoff und den Spaltbedingungen des Steamcrackers. Üblicherweise ist in dem Roh-C4-Schnitt zwischen 35 bis 50 Gew.-% Butadien enthalten.The composition is essentially dependent on the feedstock and the cracking conditions of the steam cracker. Usually in the crude C4 cut between 35 to 50 wt .-% butadiene is included.

Grundsätzlich können mit den erfindungsgemäßen Verfahren bzw. erfindungsgemäßen Katalysatoren alle, wie auch immer gewonnenen C4-Schnitte mit Butadien-Gehalten bis 80 Gew.-% selektiv hydriert werden. Vorzugsweise werden C4-Ströme eingesetzt, die 30 bis 60 Gew.-% Butadien enthalten. Vinylacetylen und Butine werden ebenfalls selektiv zu Butenen hydriert. n-Butan und i-Butan gehen unverändert aus dem erfindungsgemäßen Verfahren hervor. i-Buten kann je nach Verfahrensbedingungen uner- wünschterweise bei hoher Hydrierschärfe zu i-Butan hydriert werden.In principle, with the processes according to the invention or catalysts according to the invention, all C4 cuts, however obtained, having butadiene contents of up to 80% by weight, can be selectively hydrogenated. Preferably, C4 streams are used which contain from 30 to 60% by weight of butadiene. Vinyl acetylene and butynes are also selectively hydrogenated to butenes. n-butane and i-butane proceed unchanged from the process according to the invention. Depending on the process conditions, i-butene may undesirably be hydrogenated to i-butane with high hydrogenating power.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig in der Flüssig- oder Rieselphase durchgeführt, wobei der Wasserstoff in an sich bekannter Weise in dem flüssigen C4- Strom fein verteilt wird. Vorzugsweise führt man die selektive Hydrierung des Buta- diens in der Rieselphase von oben nach unten mit fest angeordneten Hydrierkatalysatoren durch. Auch eine Durchführung von unten nach oben ist möglich.The process according to the invention is expediently carried out in the liquid or trickle phase, the hydrogen being dispersed in a manner known per se in the liquid C4 stream. The selective hydrogenation of the butadiene in the trickle phase is preferably carried out from top to bottom with fixed hydrogenation catalysts. An implementation from bottom to top is possible.

In bevorzugten Ausführungsformen erfolgt das erfindungsgemäße Verfahren zur Hydrierung von C4-Strömen zwei- oder dreistufig.In preferred embodiments, the process according to the invention for the hydrogenation of C4 streams takes place in two or three stages.

Die beiden Reaktionszonen müssen so voneinander getrennt sein, dass dazwischen Wasserstoff eindosiert und fein verteilt werden kann. Vorzugsweise sind die Reaktionszonen in Form von getrennten Hydrierreaktoren ausgeführt. Der Wasserstoff wird in der einfachen bis zweifachen der zum berechneten Umsatz stöchiometrisch notwendi- gen Menge (bezogen auf das Gesamtverfahren (alle Stufen)) zugegeben, vorzugsweise wird die stöchiometrisch erforderliche Menge bis zu einem Wasserstoffüberschuss in der 1 ,2-fachen Menge zugegeben.The two reaction zones must be separated from each other so that hydrogen can be metered in between them and finely distributed. Preferably, the reaction zones are in the form of separate hydrogenation reactors. The hydrogen is added in one to two times the stoichiometric amount required for the calculated conversion (based on the overall process (all stages)), preferably the stoichiometrically required amount is added to an excess of hydrogen in a 1.2-fold amount.

Der für die Hydrierung verwendete Wasserstoff kann bis zu 30 Vol-% an Inertgas, z. B. Methan, enthalten, ohne dass hierdurch die Hydrierung wesentlich beeinträchtigt wird. Der für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Wasserstoff sollte bevorzugt CO- frei sein; geringe Mengen an CO (< 5 ppm) stören aber nicht.The hydrogen used for the hydrogenation can be up to 30% by volume of inert gas, for. As methane, without thereby hydrogenation is significantly impaired. The hydrogen used for the process according to the invention should preferably be CO-free; however, small amounts of CO (<5 ppm) do not disturb.

Die Reaktionsbedingungen in jeder der Reaktoren können in weiten Bereichen variiert werden. So läuft das erfindungsgemäße Verfahren bei Reaktoreingangstemperatur von 20 bis 100 0C, vorzugsweise 30 bis 90 0C, wobei die Temperaturerhöhung vorzugsweise 10 bis 60 0C beträgt. Der Druck beträgt vorzugsweise 5 bis 50 bar, besonders be- vorzugt 5 bis 30 bar. Die auf den C4-Einsatz bezogene flüssige Raumzeitgeschwindigkeit "liquid hourly space velocity" (Ihsv) beträgt vorzugsweise 1 bis 30 Ir1, vorzugsweise 2 bis 15 h"1 ab. Die Frischfeed-Belastung (whsv) beträgt vorzugsweise 0,5 bis 15 kg/lh. Das Verhältnis Kreislaufstrom zu Frischfeed beträgt vorzugsweise 2 bis 20 und. Das Verhältnis von Wasserstoff zu Butadien beträgt vorzugsweise 1 bis 1 ,5.The reaction conditions in each of the reactors can be varied within wide limits. Thus, the inventive method runs at reactor inlet temperature of 20 to 100 0 C, preferably 30 to 90 0 C, wherein the temperature increase is preferably 10 to 60 0 C. The pressure is preferably 5 to 50 bar, especially preferably 5 to 30 bar. The liquid hourly space velocity (Ihsv) based on the C4 feed is preferably from 1 to 30 Ir 1 , preferably from 2 to 15 h " 1. The fresh feed load (whsv) is preferably from 0.5 to 15 kg The ratio of circulation stream to fresh feed is preferably from 2 to 20 and the ratio of hydrogen to butadiene is preferably from 1 to 1.5.

Unter diesen Bedingungen wird ein möglichst maximaler Gehalt an 1 -Buten bei niedrigem Austrittsgehalt an 1 ,3-Butadien von vorzugsweise 10 bis 1000 ppm erreicht, wobei eine hohe 1 -Butenselektivität erreicht wird. So beträgt der 1 -Buten-Gehalt im hydrierten C4-Strom vorzugsweise 30 %, besonders bevorzugt 40 %, insbesondere 50 % (nach Isobuten-Entfernung, Rest Isobuten: vorzugsweise 0,5 bis 4 %, besonders bevorzugt 1 bis 3 %), während das Verhältnis von 1 -Buten zu 2-Buten vorzugsweise 1 ,2 bis 2,0, besonders bevorzugt 1 ,3 bis 1 ,6 beträgt.Under these conditions, the maximum possible content of 1-butene is achieved with a low leaving content of 1,3-butadiene of preferably 10 to 1000 ppm, whereby a high 1-butene selectivity is achieved. Thus, the 1-butene content in the hydrogenated C4 stream is preferably 30%, particularly preferably 40%, in particular 50% (after isobutene removal, the remainder isobutene: preferably 0.5 to 4%, particularly preferably 1 to 3%), while the ratio of 1-butene to 2-butene is preferably 1.2 to 2.0, more preferably 1.3 to 1.6.

Wenn die Hydrierung des C4-Stroms zweistufig erfolgt, so wird in der ersten Reaktionsstufe vorzugsweise der erfindungsgemäße Katalysator verwendet, wobei eine 1- Butenselektivität von vorzugsweise größer 60 % erreicht wird.If the hydrogenation of the C4 stream takes place in two stages, then the catalyst according to the invention is preferably used in the first reaction stage, whereby a 1- butene selectivity of preferably greater than 60% is achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. Das im Einsatz- stoff enthaltene Butadien wird praktisch quantitativ mit sehr hoher Selektivität hydriert. Man erreicht hierbei trotz des sehr hohen Butadienumsatzes eine Butenselektivität S von mindestens 96 %.The inventive method has a number of advantages. The butadiene contained in the starting material is hydrogenated virtually quantitatively with very high selectivity. Despite the very high butadiene conversion, a butene selectivity S of at least 96% is achieved.

Die Hydrierung ist über einen sehr großen Bereich bis hin zu extrem hohen Butadien- Umsätzen selektiv. Die Isomerisierung von Buten-1 zu Buten-2 ist durch die Wahl des erfindungsgemäßen Katalysators in der ersten Stufe deutlich geringer als in den Standardverfahren und Isobuten wird im Wesentlichen nicht zu Isobutan umgesetzt. An den Wasserstoff werden keine besonderen Reinheitsanforderungen gestellt, solange keine irreversiblen Katalysatorgifte, wie Blei oder Arsen, enthalten sind. Die Wasserstoffdo- sierung kann mit automatisch arbeitenden Analysenverfahren geregelt werden.Hydrogenation is selective over a very wide range up to extremely high butadiene conversions. The isomerization of butene-1 to butene-2 is significantly lower by the choice of the catalyst according to the invention in the first stage than in the standard method and isobutene is essentially not converted to isobutane. No special purity requirements are imposed on hydrogen unless irreversible catalyst poisons such as lead or arsenic are included. The hydrogen dosing can be regulated with automatic analysis methods.

Da die Selektivität auch bei höherer Reaktionstemperatur erhalten bleibt, werden keine aufwendigen Kühlvorrichtungen oder Anlagen zur Kälteerzeugung benötigt. Die Wärmeabfuhr wird einfach über eine ausreichende Menge an Flüssig-Recycle von hydrier- tem Produkt geregelt. Im Kreislaufstrom befindet sich ein Wärmetauscher.Since the selectivity is maintained even at higher reaction temperature, no expensive cooling devices or systems for cooling are needed. The heat removal is simply controlled by a sufficient amount of liquid recycle of hydrogenated product. The circulation stream contains a heat exchanger.

Ferner werden bei dem erfindungsgemässen Verfahren keine merklichen Mengen an Oligomerisationsprodukten gebildet.Furthermore, no appreciable amounts of oligomerization products are formed in the process according to the invention.

Verfahren E wird vorzugsweise als Gas/Flüssigphasenverfahren mit einer Raumgeschwindigkeit des flüssigen C5+-Stroms von 0,5 m3/m3*h, bezogen auf das Katalysatorvolumen, bis 30 m3/m3*h bei einer Temperatur von 0 0C bis 180 0C und einem Druck von 2 bar bis 50 bar durchgeführt, wobei je Mol zu hydrierender Bindung im C5+-Strom ein bis zwei Mole Wasserstoff zugegeben werden. Verfahren E kann beispielsweise als selektive Pyrolysebenzinhydrierung, als selektive Hydrierung von Olefinen in Reformat- strömen oder Koksöfen-Kondensaten, zur Hydrierung von Phenylacetylen zu Styrol oder zur Hydrierung von Styrol zu Ethylbenzol eingesetzt werden.Process E is preferably used as a gas / liquid phase process with a space velocity of the liquid C5 + stream of 0.5 m 3 / m 3 * h, based on the catalyst volume, to 30 m 3 / m 3 * h at a temperature of 0 0 C to 180 0 C and a pressure from 2 bar to 50 bar, wherein per mole of hydrogenation bond in the C5 + stream one to two moles of hydrogen are added. Process E can be used, for example, as selective pyrolysis gasoline hydrogenation, as selective hydrogenation of olefins in reformate streams or coke oven condensates, for the hydrogenation of phenylacetylene to styrene or for the hydrogenation of styrene to ethylbenzene.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgend beschriebenen Beispiele näher erläutert.The present invention will be explained in more detail with reference to the examples described below.

Die Herstellung der Katalysatoren erfolgte nach der für den Fachmann bekannten „in- cipient wetness"-MethodeThe preparation of the catalysts was carried out according to the known in the art "in- cipient wetness" method

Beispiel 1 : Herstellung des erfindungsgemäßen KatalysatorsExample 1: Preparation of the catalyst according to the invention

AI2O3 Stränge mit einer Oberfläche von 60 bis 90 m2/g wurden mit einer Tränklösung, enthaltend PdNθ3, AgNCh und Sc(NOs)3, welche mit HNO3 so angesäuert wurde, dass eine klare Lösung entstand, getränkt. Die feuchten Stränge wurden bei 200 0C getrocknet und bei 600 0C kalziniert. Man erhielt einen Katalysator mit 0,03 Gew.-% Palladium, 0,2 Gew.-% Silber und 0,45 Gew.-% Scandium.Al 2 O 3 strands having a surface area of 60 to 90 m 2 / g were impregnated with an impregnation solution containing PdNO 3, AgNCh and Sc (NOs) 3, which was acidified with HNO 3 to give a clear solution. The wet strands were dried at 200 0 C and calcined at 600 0 C. A catalyst containing 0.03% by weight of palladium, 0.2% by weight of silver and 0.45% by weight of scandium was obtained.

Beispiel 2: Herstellung eines Vergleichskatalysators IExample 2: Preparation of a Comparative Catalyst I

Die Herstellung des Vergleichskatalysators I erfolgte analog zu Beispiel 1 , mit dem Unterschied, dass kein Scandium Nitrat verwendet wurde. Es entstand ein Katalysator mit 0,03 Gew.-% Palladium, 0,2 Gew.-% Silber.The preparation of the comparative catalyst I was carried out analogously to Example 1, with the difference that no scandium nitrate was used. The result was a catalyst with 0.03 wt .-% palladium, 0.2 wt .-% silver.

Beispiel 3: Test zur Bestimmung der Deaktivierungsrate der KatalysatorenExample 3: Test for determining the deactivation rate of the catalysts

Der Katalysator wurde vor dem Experiment im Reaktor bei einer Temperatur von 120 0C über Nacht, im Wasserstoffstrom, drucklose reduziert. Nach der Reduktion wurde ein Gasgemisch bestehend aus 3 vol.-% Wasserstoff, 2 vol.-% Acetylen und 95 vol.- % Ethylen in den mit dem Katalysator befüllten Reaktor, unter einem Druck von 20 bar, und bei einer ghsv von 2000 Nm3gas/m3kat*Std geleitet.The catalyst was reduced before the experiment in the reactor at a temperature of 120 0 C overnight, in a hydrogen stream, pressureless. After the reduction, a gas mixture consisting of 3 vol.% Hydrogen, 2 vol.% Acetylene and 95 vol.% Ethylene in the reactor filled with the catalyst under a pressure of 20 bar and at a ghsv of 2000 Nm 3 gas / m 3 cat * hours passed.

Die Hydrierung wurde isotherm bei einer Temperatur von 70 0C durchgeführt, während das Gasgemisch vor dem Eintreten in den Reaktor auf die Temperatur von 50 0C vorgeheizt wurde. Die Zusammensetzung der Eintritts- und Austrittsgase wurde mit Hilfe eines on-line-Gaschromatographen bestimmt.The hydrogenation was carried out isothermally at a temperature of 70 0 C, while the gas mixture was preheated to the temperature of 50 0 C before entering the reactor. The composition of the inlet and outlet gases was determined by means of an on-line gas chromatograph.

Der Vergleich von Deaktivierung der Katalysatoren erfolgte in der Art und Weise, dass der Umsatzabfall im Laufe des Versuchs beobachtet wurde. Unter den angewandten Reaktionsbedingungen fand normalerweise eine lineare Umsatzabnahme statt. Die Deaktivierungsrate des Katalysators wurde durch die Steigung der hinterlegenden Geraden im Grafen Umsatz/Zeit mathematisch erfasst.The comparison of deactivation of the catalysts was carried out in such a way that the turnover decrease was observed during the course of the experiment. Under the reaction conditions used, there was normally a linear decrease in the conversion. The Catalyst deactivation rate was mathematically determined by the slope of the deposited straight line in the Revenue / Time graph.

Die Ergebnisse der Versuche sind in der Tabelle angegebenThe results of the experiments are given in the table

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Figure imgf000021_0001

Claims

Patentansprüche claims 1. Trägerkatalysator auf Basis von Aluminiumoxid, enthaltend a) Palladium als hydrieraktives Metall und b) Silber und Scandium als zusätzliche Promotoren.1. Supported catalyst based on alumina, containing a) palladium as the hydrogenation-active metal and b) silver and scandium as additional promoters. 2. Katalysator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator einen Durchmesser von 2,0 bis 10 mm aufweist, mindestens 80 % des enthaltenen Palladiums in einer Schicht zwischen der Oberfläche des Katalysators und einer Eindringtiefe von maximal 1000 μm, gerechnet von der Oberfläche des Ka- talysators, im Wesentlichen homogen und die Promotoren über den gesamten2. A catalyst according to claim 1, characterized in that the catalyst has a diameter of 2.0 to 10 mm, at least 80% of the palladium contained in a layer between the surface of the catalyst and a penetration depth of at most 1000 microns, calculated from the surface of the catalyst, substantially homogeneous and the promoters throughout Querschnitt des Katalysators im Wesentlichen homogen verteilt vorliegen.Cross section of the catalyst are present substantially homogeneously distributed. 3. Katalysator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator einen Durchmesser von 2,0 bis 10 mm aufweist und das Palladium und die Pro- motoren über den gesamten Querschnitt des Katalysators im Wesentlichen homogen verteilt vorliegen.3. A catalyst according to claim 1, characterized in that the catalyst has a diameter of 2.0 to 10 mm and the palladium and the Pro motors over the entire cross section of the catalyst are substantially homogeneously distributed. 4. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger Aluminiumoxid als Mischung aus δ-, θ- und α-Aluminiumoxid vorliegt.4. Catalyst according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier is present alumina as a mixture of δ-, θ- and α-alumina. 5. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Palladium in einer Menge von mindestens 0,001 Gew.-% und höchstens 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägerkatalysators, enthalten ist.5. Catalyst according to one of claims 1 to 4, characterized in that the palladium in an amount of at least 0.001 wt .-% and at most 2 wt .-%, based on the total weight of the supported catalyst, is included. 6. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Silber in einer Menge von mindestens 0,001 Gew.-% und höchstens 2 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägerkatalysators, enthalten ist.6. A catalyst according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the silver in an amount of at least 0.001 wt .-% and at most 2% by weight, based on the total weight of the supported catalyst is included. 7. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Scandium in einer Menge von mindestens 0,001 Gew.-% und höchstens 27. Catalyst according to one of claims 1 to 6, characterized in that the scandium in an amount of at least 0.001 wt .-% and at most 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägerkatalysators, enthalten ist.Wt .-%, based on the total weight of the supported catalyst, is included. 8. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Atomverhältnis von Palladium zu Silber im Bereich von 0,01 bis 10 liegt.8. Catalyst according to one of claims 1 to 7, characterized in that the atomic ratio of palladium to silver in the range of 0.01 to 10. 9. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Atomverhältnis von Palladium zu Scandium im Bereich von 0,0001 bis 10 liegt.9. Catalyst according to one of claims 1 to 8, characterized in that the atomic ratio of palladium to scandium is in the range of 0.0001 to 10. 10. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, definiert gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, durch a) Behandeln eines aluminiumhaltigen Rohstoffs mit Wasser, verdünnter Säure oder verdünnter Base, Verformung zu Formkörper, Trocknung der Formkörper und Kalzinierung der getrockneten Formkörper, b) Tränkung der kalzinierten Formkörper mit einer oder mehreren Lösungen, enthaltend Salze von Palladium, Silber oder Scandium oder Mischungen davon und c) Fertigstellung des Katalysators durch Kalzinierung der getränkten und getrockneten Formkör- per.10. A process for the preparation of a catalyst, defined according to any one of claims 1 to 9, by a) treating an aluminum-containing raw material with water, dilute acid or dilute base, deformation to form body, drying the shaped body and calcination of the dried shaped bodies, b) impregnation of the calcined shaped bodies with one or more solutions containing salts of palladium, silver or scandium or mixtures thereof and c) completion of the catalyst by calcination of the impregnated and dried shaped bodies. 1 1. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Formkörper im Verfahrensschritt b) mit einer Lösung eines oder mehrerer Salze von Palladium, Silber und Scandium getränkt, anschließend getrocknet und kalziniert wird.1 1. A process for the preparation of a catalyst according to claim 10, characterized in that the dried molded article in step b) impregnated with a solution of one or more salts of palladium, silver and scandium, then dried and calcined. 12. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Formkörper im Verfahrensschritt bi) zunächst mit einer Lösung eines oder mehrerer Salze von Palladium und Silber ge- tränkt, anschließend getrocknet und kalziniert wird und im Verfahrensschritt b2) mit einer Lösung eines oder mehrerer Salze von Scandium getränkt, anschließend getrocknet und kalziniert wird.12. A method for producing a catalyst according to claim 10, characterized in that the dried shaped body in step bi) first impregnated with a solution of one or more salts of palladium and silver, then dried and calcined and in step b2) with a Solution of one or more salts of scandium impregnated, then dried and calcined. 13. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach Anspruch 10, dadurch ge- kennzeichnet, dass der getrocknete Formkörper im Verfahrensschritt bi) zunächst mit einer Lösung eines oder mehrerer Salze von Scandium getränkt, anschließend getrocknet und kalziniert wird und im Verfahrensschritt b2) mit einer Lösung eines oder mehrerer Salze von Palladium und Silber getränkt, anschließend getrocknet und kalziniert wird.13. A process for preparing a catalyst according to claim 10, character- ized in that the dried shaped body in process step bi) first impregnated with a solution of one or more salts of scandium, then dried and calcined and in process step b2) with a solution of a or more salts of palladium and silver, then dried and calcined. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung des Katalysators unter Bewegung in einem Drehrohr erfolgt.14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that the drying of the catalyst takes place with movement in a rotary tube. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung mit einem Luftstrom als Gegenstrom erfolgt.15. The method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the drying is carried out with an air flow as a countercurrent. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung und die Kalzinierung in einem Drehrohr kombiniert erfolgt.16. The method according to any one of claims 10 to 15, characterized in that the drying and the calcining takes place in a rotary tube combined. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator außer- oder innerhalb eines Hydrierreaktors bei Temperaturen von 5 bis 200 0C reduziert wird.17. The method according to any one of claims 10 to 16, characterized in that the catalyst outside or within a hydrogenation reactor at temperatures of 5 to 200 0 C is reduced. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator außer- oder innerhalb eines Hydrierreaktors bei Temperaturen von 15 bis 500 0C regeneriert wird. 18. The method according to any one of claims 10 to 17, characterized in that the catalyst outside or within a hydrogenation reactor at temperatures of 15 to 500 0 C is regenerated. 19. Katalysator, erhältlich nach einem Verfahren, definiert gemäß einem der Ansprüche 10 bis 18.19. A catalyst obtainable by a process as defined in any one of claims 10 to 18. 20. Verwendung eines Katalysators, definiert gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 19 zur Hydrierung ungesättigter Verbindungen.20. Use of a catalyst, defined according to any one of claims 1 to 9 or 19 for the hydrogenation of unsaturated compounds. 21. Verfahren zur selektiven Hydrierung ungesättigter Verbindungen in der Gasphase oder gemischten Gas-/Flüssigphase bei Eintrittstemperaturen von 0 bis 250 0C und Drücken im Bereich von 0,01 bis 50 bar, dadurch gekennzeichnet, dass man die selektive Hydrierung in einer oder mehreren Reaktionsstufen durchführt und in wenigstens einer Reaktionsstufe einen Katalysator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 19 verwendet.21. A process for the selective hydrogenation of unsaturated compounds in the gas phase or mixed gas / liquid phase at inlet temperatures of 0 to 250 0C and pressures in the range of 0.01 to 50 bar, characterized in that one carries out the selective hydrogenation in one or more reaction stages and in at least one reaction stage, a catalyst according to any one of claims 1 to 9 or 19 used. 22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass man Acetylen in C2-Strömen selektiv zu Ethylen hydriert. 22. The method according to claim 21, characterized in that hydrogenating acetylene in C2 streams selectively to ethylene.
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