DE1160570B - Process for the preparation of fluorine-containing silica-magnesia catalysts for cracking hydrocarbons - Google Patents
Process for the preparation of fluorine-containing silica-magnesia catalysts for cracking hydrocarbonsInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von fluorhaltigen Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Katalysatoren zum Cracken von Kohlenwasserstoffen Die Erfindung betrifft die Herstellung von fluorhaltigen Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Katalysatoren zum Cracken von Kohlem -asserstoffen.Process for the production of fluorine-containing silica-magnesium oxide catalysts for cracking hydrocarbons The invention relates to the production of fluorine-containing Silicic acid magnesium oxide catalysts for cracking carbon hydrides.
Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Katalysatoren werden bekanntlich hergestellt, indem ein Kieselsäuregel mit einem kolloidalen Magnesiumoxyd-Magnesiumoxysalz-Komplex behandelt wird, um ein Aufquellen des erhaltenen Produktes zu bewirken. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß Magnesiumoxyd mit Wasser und mit bestimmten wäßrigen Salzlösungen unter Bildung von zementartigen Stoffen reagiert. So entsteht beispielsweise aus Magnesiumoxyd und Magnesiumchlorid Sorelzement bzw. ein ähnliches Produkt, wenn an Stelle des Chlorides ein Sulfat verwendet wird.Silicic acid magnesium oxide catalysts are known to be produced by making a silica gel with a colloidal magnesium oxide-magnesium oxysalt complex is treated to cause swelling of the product obtained. A disadvantage this procedure consists in that magnesia with water and with certain aqueous salt solutions reacts to form cementitious substances. This is how for example from magnesium oxide and magnesium chloride Sorel cement or a similar one Product if a sulphate is used instead of the chloride.
Zur Verhinderung einer Verfestigung oder Brockenbildung des Reaktionsgemisches müssen deshalb bei Herstellung von Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Katalysatoren auf dem Weg über das Oxysalz äußerst sorgfältige Arbeitsbedingungen eingehalten werden, wobei unter anderem zusätzliches Wasser zu dem Reaktionsgemisch aus Magnesiumoxyd und Magnesiumoxysalz zugesetzt werden muß. Dieser Wasserzusatz ist jedoch von Nachteil, da einmal die Bildung des Oxysalzes erheblich verzögert wird, was wiederum die Kombination von Mägnesiumoxyd mit dem Kieselsäuregel beim weiteren Verarbeiten nachteilig beeinfiußt, und da weiterhin das zusätzliche Wasser eine größere Belastung für die Vorrichtungen und Anlagen insbesondere beim Filtrieren und Trocknen der Magnesiumoxyd-Kieselsäure-Aufschlämmung darstellt.To prevent solidification or lump formation of the reaction mixture must therefore in the manufacture of silica-magnesia catalysts on the Extremely careful working conditions are adhered to via the oxysalt, whereby, inter alia, additional water to the reaction mixture of magnesium oxide and magnesium oxysalt must be added. However, this addition of water is disadvantageous, because once the formation of the oxysalt is considerably delayed, which in turn is the combination of magnesium oxide with the silica gel adversely affects further processing, and since the additional water continues to place a greater burden on the devices and plants especially for filtering and drying the magnesium oxide-silica slurry represents.
Es ist weiterhin bekannt, einen Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Komplex über das Oxysalz herzustellen, diesen abzufiltrieren und ihn dann zur Entfernung der freien Magnesiumionen in schwefelsaurer Lösung zu suspendieren. Die erhaltene Aufschlämmung wird dann gealtert, die Feststoffe abgetrennt und wieder mit einer Lösung einer Fluorverbindung aufgeschlämmt, um den Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Komplex mit Fluor zu imprägnieren, worauf das erhaltene Produkt gewaschen und getrocknet wird. Dieses Verfahren ist zwar in gewissem Maße für die Verhinderung der Bildung von Sorelzement erfolgreich; es bleibt jedoch die Neigung zur Bildung kleiner Taschen oder Einschlüsse an Sorelzement bestehen, welche Teilchen ergeben, die die Düsen beim Sprühtrocknen verstopfen.It is also known, a silica-magnesium oxide complex via the oxysalt, filter it off and then remove it suspend the free magnesium ions in sulfuric acid solution. The received Slurry is then aged, the solids separated and reapplied with a Solution of a fluorine compound slurried to form the silica-magnesia complex impregnate with fluorine, whereupon the product obtained is washed and dried will. This procedure is true to some extent for the prevention of formation of Sorel cement successful; however, there remains a tendency towards the formation of small pockets or inclusions of Sorel cement exist, which give rise to particles that the nozzles clog when spray drying.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Katalysators bekannt, bei dem ein Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Hydrosol beispielsweise durch Mischen von Natriumsilikatlösungen, Schwefelsäure und einer Magnesiumoxydaufschlämmung hergestellt wird. Das Hydrosol wird dann geliert und bildet ein Hydrogel, welches gewaschen, getrocknet und einer Wärmebehandlung mit Wasser unterzogen wird, bevor es wieder getrocknet und aktiviert wird. Derartige Katalysatoren haben jedoch eine unzureichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Abrieb oder Attrition, wie noch später im einzelnen gezeigt wird.It is already a process for making a silica-magnesia catalyst known in which a silica-magnesia hydrosol, for example by mixing made from sodium silicate solutions, sulfuric acid and a magnesium oxide slurry will. The hydrosol is then gelled and forms a hydrogel, which is washed, dried and subjected to a heat treatment with water before it is again is dried and activated. However, such catalysts are insufficient Resistance to abrasion or attrition, as detailed later will be shown.
Zweck der Erfindung ist es nun, einen Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Katalysator zum Cracken von Kohlenwasserstoffen auf dem Weg über das Magnesiumoxysalz herzustellen, ohne daß besondere Vorsichtsmaßnahmen zur Verhinderung von Klumpenbildung getroffen werden müssen.The purpose of the invention is now to provide a silica-magnesia catalyst for the cracking of hydrocarbons by way of the magnesium oxy salt, without taking special precautions to prevent lump formation Need to become.
Demzufolge betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von iluorhaltigen Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Katalysatoren zum Cracken von Kohlenwasserstoffen, bei dem ein durch Ansäuern einer verdünnten Natriumsilikatlösung mit Mineralsäure, wie Schwefelsäure, hergestelltes Kieselsäurehydrogel mit Magnesiumoxyd verarbeitet und anschließend mit Fluor versetzt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Menge der zugesetzten Schwefelsäure ausreicht, um über 800/, des Natriumoxydes im Natriumsilikat zu neutralisieren, worauf das ursprünglich gebildete Hydrogel gealtert und ein Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Salzkomplex in situ gebildet wird, indem eine Mineralsäure, wie Schwefelsäure. und Magnesiumoxyd zusammen dem Kieselsäurehydrogel zugesetzt werden.Accordingly, the invention relates to a process for the production of silicic acid-magnesium oxide catalysts containing iluorine for cracking hydrocarbons, in which a silicic acid hydrogel produced by acidifying a dilute sodium silicate solution with mineral acid, such as sulfuric acid, is processed with magnesium oxide and then treated with fluorine, the process thereby is characterized in that the amount of sulfuric acid added is sufficient to neutralize over 800 % of the sodium oxide in the sodium silicate, whereupon the originally formed hydrogel is aged and a silica-magnesium oxide salt complex is formed in situ by adding a mineral acid such as sulfuric acid. and magnesium oxide are added together to the silica hydrogel.
Durch die direkte Zugabe von kalziniertem Magnesiumoxyd zum K.ieselsäurehydrogel wird der Vorteil des großen Volumens an Dispergiermedium ausgenutzt, welcher die Verwendung jedes beliebigen Verhältnisses von Magnesiumoxyd zu dem entsprechenden Salz gestattet und die Verwendung von äußerst aktivem Magnesiumoxyd ohne Gefahr einer Klumpenbildung oder Verfestigung der Masse erlaubt. Die gleichzeitige Zugabe von Säure, wie Schi vefelsäure, mit der benötigten Magnesiumoxydmenge erzeugt die gewiinschte Abspaltung und Bildung von Magnesiumsulfat und Oxysulfat in situ.Through the direct addition of calcined magnesium oxide to the silica hydrogel the advantage of the large volume of dispersing medium is used, which the Use any ratio of magnesia to the appropriate Salt is permitted and the use of extremely active magnesium oxide is safe a lump formation or solidification of the mass allowed. The simultaneous addition of acid, such as Schi vefelsäure, with the required amount of magnesium oxide produces the Desired cleavage and formation of magnesium sulfate and oxysulfate in situ.
Bei Durchführung des Verfahrens kann die Kieselsäurekomponente durch Umsetzung einer wäßrigen Alkalisilikatlösung, wie Natriumsilikat, mit einer Mineralsäure, wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure oder Salpetersäure, erhalten werden. Aus wirtschaftlichen Gründen wird im allgemeinen Schwefelsäure verwendet. Die Natriumsilikatausgangslösung kann durch Verdünnen einer handelsüblichen Wasserglaslösung mit einem SiO2 : Na,0-Gewiclitsverhältnis von 1 : 1 bis 4,0: 1 erhalten werden; meist wird eine am leichtesten zugängliche Wasserglaslösung mit einem Verhältnis von 3,25: 1 bis 3,03: 1 verwendet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Si0.-Koilzentration der verdünnten Silikatlösung zwischen 4 und 120/, und vorzugsweise zwischen 5 und 10 °/o; im allgemeinen wird sie möglichst hoch gehalten, um die Aktivierungseigenschaften des erhaltenen Katalysators zu verbessern und größere Produktionsgeschwindigkeiten zu ermöglichen.When carrying out the process, the silica component can through Reaction of an aqueous alkali silicate solution, such as sodium silicate, with a mineral acid, such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid can be obtained. For economic reasons, sulfuric acid is generally used. The sodium silicate starting solution can be made by diluting a commercially available water glass solution with a SiO2: Na.0 weight ratio from 1: 1 to 4.0: 1 are obtained; usually it will be one of the most accessible Water glass solution is used at a ratio of 3.25: 1 to 3.03: 1. In which The method according to the invention is the SiO.-Coil concentration of the dilute silicate solution between 4 and 120%, and preferably between 5 and 10%; generally will they are kept as high as possible in order to increase the activation properties of the catalyst obtained to improve and enable higher production speeds.
Während der Säurezugabe wird das Gemisch kräftig gerührt, um die erhaltenen Hydrogelteilchen gut zu dispergieren, da dadurch eine bessere chemische Verbindung zwischen den Gelteilchen und den anschließend zugegebenen Magnesiumoxydteilchen ermöglicht wird. Die zu der Silikatlösung zugesetzte Säuremenge bestimmt im großen Ausmaß die Abrieb- oder Attritionseigenschaften des fertigen Katalysators, die Aktivierungseigenschaften des Kieselsäuregel-Magnesiumoxysalz-Gemisches und das leichte Auswaschen des getrockneten Produktes. Um nun gute Abriebeigenschaften beim Endprodukt zu erreichen, wird Säure in ausreichender Menge zugesetzt, um mehr als 80"/, und vorzugsweise etwa 90"/, des Na2,0 im Natriumsilikat zu neutralisieren. Wenn bis weit über 90 °/Q neutralisiert wird, so neigt das Kieselsäuregel zu einer Peptisierune, und es tritt eine abträgliche Verfestigung ein, wenn auch nur geringe Mengen Magnesiumoxyd anschließend zugesetzt werden.During the acid addition, the mixture is vigorously stirred to obtain the Hydrogel particles disperse well because it creates a better chemical bond between the gel particles and the subsequently added magnesium oxide particles is made possible. The amount of acid added to the silicate solution largely determines The extent of the abrasion or attrition properties of the finished catalyst, the activation properties of the silica gel-magnesium oxysalt mixture and the easy washing out of the dried Product. In order to achieve good abrasion properties in the end product, acid is used added in sufficient quantity to be more than 80 "/, and preferably about 90" /, to neutralize the Na2.0 in the sodium silicate. If neutralized to well over 90 ° / Q the silica gel tends to peptize and detrimental to occur Solidification, even if only small amounts of magnesium oxide are subsequently added will.
Die Säurezugabe erfolgt vorzugsweise in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird so viel Säure zu der Natriumsilikatlösung zugegeben, daß sich ein Hydrogel bildet, welches das restliche nicht neutralisierte Natriumsilikat trägt. Nach kurzer Zeit wird weitere Säure zugegeben. um bis zu mindestens 800/10 und vorzugsweise etwa 900/, des Na20 zu neutralisieren. Während der Neutralisation wird das Reaktionsgemisch ständig gerührt, damit das erhaltene Hydrogel nicht hart werden oder sich als feste Masse absetzen kann. Der pH-Wert der Aufschlämmung liegt nach der zweiten Säurezugabe im Bereich von 5 bis 8 und beträgt vorzugsweise 6 bis 7.The acid is preferably added in two stages. In the first stage, enough acid is added to the sodium silicate solution that a hydrogel is formed which carries the remaining non-neutralized sodium silicate. After a short time, more acid is added. to neutralize up to at least 800/10 and preferably about 900 /, of Na20. During the neutralization, the reaction mixture is constantly stirred so that the hydrogel obtained does not harden or can settle as a solid mass. The pH of the slurry after the second addition of acid is in the range 5 to 8 and is preferably 6 to 7.
Während und nach der Neutralisation bis zum gewünschten pH-Wert wird die Temperatur der Aufschlämmung in einem Bereich von etwa 26 bis 76-C, vorzugsweise 43 bis 55-C. gehalten. Höhere Temperaturen sollen vermieden werden, da vor einer angemessenen Dispergierung des Kieselsäurehydrogels das Magnesiumotyd zur Bildung von harten Klumpen neigt. Nach Zugabe der erforderlichen Menge Säure zur Silikatlösung wird die Hydrogelaufschlämmung unter Rühren etwa 1;. bis 4. Stunden bei den obigen Temperaturen gealtert. Ein Altern bei erhöhter Temperatur führt zu einem merklichen Anstieg der Porengröße des Gels.During and after neutralization until the desired pH value is reached the temperature of the slurry in the range of about 26 to 76-C, preferably 43 to 55-C. held. Higher temperatures should be avoided because before a adequate dispersion of the silicic acid hydrogel to form the magnesium oxide tends of hard lumps. After adding the required amount of acid to the silicate solution the hydrogel slurry will be about 1; with stirring. up to 4th hours for the above Temperatures aged. Aging at elevated temperature leads to a noticeable Increase in the pore size of the gel.
Gebertemperatur und A lterungszeit der Hydrogelaufschläminung bestimmen weiterhin die Zeit oder die Temperatur, welche später nach Zugabe von Magnesiumoxyd und der das oxysalzbildenden Säure aufgewandt werden muß, um die genaue Kombination von Kieselsäurehydrogelteilchen mit Magnesiumoxyd zu erhalten. Je höher die Gebertemperatur und je länger die Alterunaszeit der Hydrogelaufschlämmung ist, um so mehr Zeit und /oder um so höhere Temperatur wird zum Altern der Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Aufschlämmung benötigt. Das gewünschte Porenvolumen und im gewissen Maße auch der Oberflächenbereich des Endproduktes werden dadurch erhalten, daß man Aufbewahrungszeit und Temperatur der Hydrogelaufschläniniuna mit den Aufbewahrungszeit- und Temperaturwerten abstimmt, die für die Kieselsäure-Magnesiuinoxyd-Aufsclilämmung notwendig sind.Determine the transmitter temperature and aging time of the hydrogel slurry furthermore the time or the temperature, which later after the addition of magnesium oxide and the oxysalt-forming acid must be expended in order to achieve the exact combination from silica hydrogel particles with magnesium oxide. The higher the encoder temperature and the longer the aging time of the hydrogel slurry, the more time and / or the higher the temperature will cause the silica-magnesia slurry to age needed. The desired pore volume and, to a certain extent, the surface area of the final product are obtained by considering the storage time and temperature coordinates the hydrogel preparation with the storage time and temperature values, which are necessary for the silica-magnesium oxide suspension.
Nach Alterung der Hydrogelaufschläininung wird unter ständigem Rühren eine bestimmte Magnesiumoxydmenge zusammen finit Schwefelsäure zugesetzt. um den erforderlichen MgO-Gehalt im fertigen Katalysator zu erzielen. Tatsächlich wird sogar etwas mehr Magnesiumoxyd zu der Gelaufschlämmung zugesetzt, als es der gewünschten Menge im Endprodukt entspricht, um so den Verlust an wasserlöslichen Magnesiumverbindungen auszugleichen, welcher durch Umsetzung von Magnesiunioxyd, von gebildetem Magnesiumsulfat aus Mag nesiumoxyd oder durch zahlreiche Zwischenreaktionen entstellt. welche bei der Umsetzung von Schwefelsäure mit Magnesiumoxyd auftreten. Es ist vorteilhaft, die Menge des zugesetzten Magnesiumoxyds so einzustellen, daß 20 bis 30"/, Mao im Katalysator erhalten werden, was von dem SiO.=-Gehalt der Natriumsilikatlösun- berechnet werden kann.After the hydrogel slurry has aged, a certain amount of magnesium oxide is added together with sulfuric acid with constant stirring. to achieve the required MgO content in the finished catalyst. In fact, slightly more magnesium oxide is even added to the gel slurry than that corresponding to the desired amount in the final product, so as to balance the loss of water-soluble magnesium compounds which nesiumoxyd or by reacting Magnesiunioxyd, of formed magnesium sulfate from Mag disfigured by numerous intermediate reactions. which occur when sulfuric acid reacts with magnesium oxide. It is advantageous to adjust the amount of magnesium oxide added so that 20 to 30 "/, Mao are obtained in the catalyst, which can be calculated from the SiO. = Content of the sodium silicate solution.
Ein für das erfiiidungsaemäße Verfahren geeignetes Magnesiumoxyd hat,
bezogen auf die Gesamtmenge, die folgende typische Zusammensetzung:
Die Aufschlämmung, welche den Kieselsäure-Magnesiumoxysulfat-Komplex enthält, wird etwa 1 bis 3 Stunden bei etwa 82°C unter Rühren gealtert. Hierbei sinkt der pH-Wert der Aufschlämmung auf etwa 7,0 bis 8,0 und im allgemeinen auf 7,0 bis 7,5 ab. Im Anschluß an das Altern wird die Aufschlämmung in erster Linie zur Entfernung der löslichen Sulfate filtriert. Nach dem Filtrieren wird der Filterkuchen wieder in Wasser aufgeschlämmt, zu welchem eine Magnesiumsalzlösung, wie Magnesiumsulfat, zur Lieferung freier Magnesiumionen zugesetzt werden kann.The slurry containing the silica-magnesium oxysulphate complex is aged for about 1 to 3 hours at about 82 ° C with stirring. Here the pH of the slurry drops to about 7.0 to 8.0, and generally up to 7.0 to 7.5 from. Following aging, the slurry becomes primarily filtered to remove the soluble sulfates. After filtering, the filter cake becomes slurried again in water, to which a magnesium salt solution, such as magnesium sulfate, can be added to deliver free magnesium ions.
Dem wieder aufgeschlämmten Produkt wird dann so viel einer fluorhaltigen Lösung von einer Konzentration zugesetzt, die ausreicht, daß in dem fertigen Katalysator 0,5 bis 5,0 Gewichtsprozent verbleiben. Es kann jedes lösliche Fluorid verwendet werden, welches vorzugsweise mit Magnesiumionen ein unlösliches Salz bildet und so in der Masse nach dem Waschen festgehalten wird. Die Verwendung von löslichem Fluorid ermöglicht eine maximale Dispersion des Fluoridions innerhalb der Kieselsäure-Magnesiumoxyd-Masse, bevor die chemische Verbindung erfolgt. Geeignete Fluorid liefernde Verbindung sind HF, H2SiFs, (NH4)2SiFg, NH,F und NH,HF2, wobei Fluorwasserstoff wegen seiner geringen Kosten und leichten Zugänglichkeit in erster Linie bevorzugt wird. Im allgemeinen wird Fluorwasserstoff mit so viel Wasser, im allgemeinen bis zu einer 50 °/oigen Lösung, verdünnt, daß ein Rauchen verhindert wird. Überschüssiees Wasser soll vermieden werden, um eine Zersetzung des Komplexes zu verhindern. Nach Zugabe der Fluoridverbindung fällt der pH-Wert der erhaltenen Aufschlämmung auf etwa 6,5 ab.The reslurried product then becomes so much fluorine-containing Solution added at a concentration sufficient to be present in the finished catalyst 0.5 to 5.0 percent by weight remain. Any soluble fluoride can be used which preferably forms an insoluble salt with magnesium ions and so it is held in the mass after washing. The use of soluble Fluoride enables maximum dispersion of the fluoride ion within the silica-magnesia mass, before the chemical bond occurs. Suitable fluoride-yielding compounds are HF, H2SiFs, (NH4) 2SiFg, NH, F and NH, HF2, being hydrogen fluoride because of its low levels Cost and easy accessibility is primarily preferred. In general is hydrogen fluoride with as much water, generally up to 50% Solution diluted to prevent smoking. Excess water should be avoided to prevent decomposition of the complex. After adding the fluoride compound the pH of the resulting slurry drops to about 6.5.
Die Fluoridzugabe führt in diesem Zeitpunkt des Verfahrens zu einer besseren Dispersion in der gesamten Masse. Darüber hinaus haben Versuche gezeigt, daß bei Zugabe von löslichen Fluoriden vor Entfernung der freien Natriumionen im Katalysator unlösliches Natriumfluorid gebildet wird. Die abträgliche Wirkung von Natriumionen auf die Lebensdauer eines Katalysators ist allgemein bekannt.The addition of fluoride at this point in the process results in a better dispersion throughout the mass. In addition, tests have shown that with the addition of soluble fluorides before removal of the free sodium ions in the Catalyst insoluble sodium fluoride is formed. The detrimental effect of Sodium ions on the life of a catalyst is well known.
Im Anschluß an die Zugabe von Fluor zu der Masse kann die Aufschlämmung in einen Sprühtrockner geleitet werden, um mikrokugelförmige Teilchen zu erzielen. Diese werden dann aufgenommen und durch eine geeignete Wäsche von restlichen Natrium- und Sulfationen befreit. Hierbei muß sorgfältig gearbeitet werden, um keine Magnesiumionen zu entfernen. Der Waschvorgang kann gut mit einer verdünnten wäßrigen Magnesiumsulfatlösung oder Ammoniumsulfatlösung und mehrmaligem anschließendem Abspülen mit Wasser durchgeführt werden. Das gewaschene Produkt wird dann filtriert und bei etwa 149°C wieder getrocknet.Following the addition of fluorine to the mass, the slurry can be passed into a spray dryer to achieve microspherical particles. These are then absorbed and washed with the remaining sodium and sulfate ions free. Care must be taken here to avoid any magnesium ions to remove. The washing process can be carried out well with a dilute aqueous magnesium sulfate solution or ammonium sulfate solution and subsequent rinsing with water several times will. The washed product is then filtered and dried again at about 149 ° C.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nicht mehr wie früher unnötige Wassermengen zugesetzt, um die Bildung von harten Klumpen aus Sorelzement zu vermeiden. Dieses wird vielmehr jetzt dadurch erreicht, daß man die Komplexverbindung in situ bildet, indem Magnesiumoxyd und Säure gemeinsam zu der Kieselsäurehydrogelaufschlämmung gegeben werden. Das Mitschleppen großer Wassermengen, welches eine wirtschaftliche Belastung der Arbeitsvorgänge darstellte, wird somit vollständig ausgeschaltet, ohne daß die Qualität des fertigen Katalysators irgendwie beeinflußt wird. Darüber hinaus haben die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Katalysatoren, wie bereits erwähnt, eine erhöhte Beständigkeit gegenüber einem Abrieb im Vergleich mit Katalysatoren, wie sie nach dem bekannten Verfahren erhalten werden.With the method according to the invention, no longer are unnecessary as before Amounts of water added to avoid the formation of hard lumps of Sorel cement. Rather, this is now achieved by the complex compound in situ forms by adding magnesium oxide and acid together to form the silica hydrogel slurry are given. The dragging of large amounts of water, which is an economical one Load on the work processes is thus completely eliminated, without affecting the quality of the finished catalyst in any way. About that In addition, the catalysts obtained by the process according to the invention, as already mentioned, an increased resistance to abrasion in comparison with catalysts such as are obtained by the known process.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert werden Beispiel 1 1021 Natriumsilikat von 49°C und mit einem Gehalt von 27,6 g je Liter Na20 und 91 g je Liter SiO2 wurden in einem Mischbehälter mit 3950 ml 39 °/oiger Schwefelsäure umgesetzt. Die Reaktionsteilnehmer wurden mit einem Rührwerk kräftig gemischt und mit einer Zentrifugalpumpe ständig umgewälzt. Die Gelierung erfolgte innerhalb von 7 Minuten bei 52°C und bei einem pH-Wert von 10,7. Es wurde weitere 10 Minuten bei 52°C gemischt, worauf 4530 ml 39 °/oige Schwefelsäure zugesetzt wurden. Der pH-Wert fiel auf 6,5 ab, und die erhaltene Kieselsäurehydrogelaufschlämmung wurde 1,5 Stunden bei 52°C gealtert. Zu der gealterten Hydrogelaufschlämmung wurden dann gleichzeitig unter Rühren 3,9 kg kalzinierte Magnesia und 2370 ml 39°/oige Schwefelsäure zugesetzt. Während der gemeinsamen Zugabe von Säure und Magnesiumoxyd lag der pH-Wert zwischen 9,0 und 9,4. Die Temperatur der erhaltenen Kieselsäure-Magnesiumoxysulfat-Komplexmasse wurde in 20 Minuten auf 82°C gesteigert, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung auf 8,05 abfiel.The invention is explained in more detail below with the aid of examples Example 1 1021 sodium silicate of 49 ° C and with a content of 27.6 g each Liters of Na 2 O and 91 g per liter of SiO 2 were put in a mixing container with 3950 ml of 39% Sulfuric acid implemented. The reactants became vigorous with a stirrer mixed and constantly circulated with a centrifugal pump. Gelation took place within 7 minutes at 52 ° C and at a pH of 10.7. It got more Mixed for 10 minutes at 52 ° C., after which 4530 ml of 39% sulfuric acid were added. The pH dropped to 6.5 and the resulting silica hydrogel slurry was aged for 1.5 hours at 52 ° C. To the aged hydrogel slurry then simultaneously with stirring 3.9 kg of calcined magnesia and 2370 ml of 39% Sulfuric acid added. During the joint addition of acid and magnesium oxide the pH was between 9.0 and 9.4. The temperature of the obtained silica-magnesium oxysulfate complex mass was increased to 82 ° C in 20 minutes, the pH of the slurry increasing 8.05 fell off.
Die nach diesem Verfahren hergestellte Masse aus Kieselsäure-Magnesiumoxysulfat-Komplex wurde in zwei Portionen A und B aufgeteilt, wobei der Teil B noch weiter in eine dritte Portion B 1 unterteilt wurde. Die Behandlung der einzelnen Portionen geschah wie folgt: Portion A Der Kieselsäure- Magnesiumoxysulfat - Komplex wurde 1 Stunde bei 82°C gealtert, wonach der pH-Wert auf 7,4 absank. Die Masse wurde dann abfiltriert, und die 6,8 kg des erhaltenen Filterkuchens wurden wieder mit 720m1 Wasser aufgeschlämmt, welches 2l0 g Magnesiumsulfat, M9S04 - 7H20 enthielt. Anschließend wurden 81g 48°/oige Fluorwasserstofflösung zugegeben, und die fluorierte Aufschlämmung sprühgetrocknet. Das getrocknete Produkt hatte einen pH-Wert von 7,0 und einen Gesamtgehalt an flüchtigen Stoffen von 12,63°%0. 400 g des getrockneten Produktes wurden dann mit 21 2°/oiger Ammonsulfatlösung gewaschen, welche mit Ammoniak auf einen pH-Wert von 9,0 eingestellt worden war. Die Temperatur wurde bei 41'C gehalten, und die Teilchen wurden dreimal auf diese Weise gewaschen. Anschließend wurde das Produkt dreimal mit je 21 destilliertem Wasser gewaschen, welches mit Ammoniak auf einen pH-Wert von 9,0 eingestellt worden war. Das derart gereinigte Produkt wurde bei 136°C in einem Ofen bis zu einem Gesamtflüchtigkeitsgehalt von etwa 15,001, getrocknet.The mass of silica-magnesium oxysulphate complex produced by this process was divided into two portions A and B, with part B being further subdivided into a third portion B 1. The individual portions were treated as follows: Portion A The silica-magnesium oxysulphate complex was aged for 1 hour at 82 ° C., after which the pH dropped to 7.4. The mass was then filtered off, and the 6.8 kg of the filter cake obtained was slurried again with 720 ml of water which contained 210 g of magnesium sulfate, M9S04-7H20. 81 g of 48% hydrogen fluoride solution were then added and the fluorinated slurry was spray-dried. The dried product had a pH of 7.0 and a total volatile content of 12.63% 0. 400 g of the dried product were then washed with 21 2% strength ammonium sulfate solution which had been adjusted to a pH of 9.0 with ammonia. The temperature was maintained at 41 ° C and the particles were washed three times in this way. The product was then washed three times with 21% distilled water each time, which had been adjusted to a pH of 9.0 with ammonia. The product so purified was dried in an oven at 136 ° C to a total volatility of about 15.001.
Portion B Die Behandlung dieser Probe unterschied sich von der Portion A nur in der Alterungszeit des Kieselsäure-Magnesiumoxysulfat-Komplexes, welche jetzt 2 Stunden bei 82'C erfolgte. Der pH-Wert fiel auf 7,3 ab, und die Masse wurde anschließend genau wie die Portion A filtriert und behandelt.Portion B The treatment of this sample was different from the portion A only in the aging period of the silica-magnesium oxysulphate complex, which now 2 hours at 82'C. The pH dropped to 7.3, and the mass was then filtered and treated just like portion A.
Portion B 1 Diese Portion wurde 2 Stunden bei 82'- C gealtert, wobei
der pH-Wert auf 7,3 abfiel. Die Portion wurde dann filtriert und mit nur 750 ml
Wasser wieder aufgeschlämmt. Es wurde keine Magnesiumsulfat- oder
Es wurde festgestellt, daß der Katalysator der Portion B einen zufriedenstellenden Attritionsindex zeigte, was beim Katalysator der Portion A nicht der Fall war; bei dieser zuletzt erwähnten Portion war der Wert etwa doppelt so groß, was vermutlich auf das Fluorwasserstofflösung zugesetzt. Die Aufschlämmung hatte dann einen pH-Wert von 7,4 und wurde bis zu einem Gesamtflüssigkeitsgehalt von 12,91"/, sprühgetrocknet, worauf das derart getrocknete Produkt wie die Portion A gewaschen wurde.The portion B catalyst was found to be satisfactory Attrition index showed what was not the case with the catalyst of portion A; at this last-mentioned portion the value was about twice as large, which is probably added to the hydrogen fluoride solution. The slurry then had a pH of 7.4 and was spray dried to a total liquid content of 12.91 "/, whereupon the thus dried product like portion A was washed.
Die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften der nach diesem Beispiel hergestellten Katalysatoren sind in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben. unvollständige Altern des Kieselsäure-Magnesiumoxysulfat-Komplexes zurückzuführen ist.The chemical composition and physical properties the catalysts prepared according to this example are shown in the table below 1 reproduced. incomplete aging of the silica-magnesium oxysulphate complex is due.
Zur Bestimmung der Crackaktivität und Stabilität des erfindungsgemäß hergestellten Katalysators wurde ein beschleunigter Test benutzt, welcher den Arbeitsbedingungen entsprach, die während der Anfangsperiode des Katalysatorgebrauchs herrschen und die Abnahme der Katalysatorstabilität am deutlichsten zeigen. Bei diesem Test wird eine Probe des frischen Katalysators zu Kugeln geformt und in zwei Portionen unterteilt; die eine Portion wird zur thermischen Deaktivierung und die andere zu einer Dampfdeaktivierung verwendet. Die thermische Deaktivierung des gemäß Beispiel hergestellten Katalysators wurde zuerst 3 Stunden bei 677C durchgeführt, worauf der Katalysator in zwei Portionen unterteilt wurde. Die eine Portion wurde weitere 3 Stunden bei 732'C und die zweite Portion 3 Stunden bei 843'C einer Wärmebehandlung ausgesetzt. Die Deaktivierung durch Dampf wurde erst durch eine Wärmebehandlung von 3 Stunden bei 677'C und anschließend durch eine 24stündige Dampfbehandlung in einer Dampfatmosphäre von 4,2 kg/cm= und 566'C durchgeführt.To determine the cracking activity and stability of the invention An accelerated test was used, which corresponds to the working conditions that prevail during the initial period of catalyst use and show the decrease in catalyst stability most clearly. This test will a sample of the fresh catalyst formed into spheres and divided into two portions; one serving is used for thermal deactivation and the other for steam deactivation used. The thermal deactivation of the catalyst prepared according to the example was first carried out for 3 hours at 677C, followed by the catalyst in two portions was divided. One serving was another 3 hours at 732'C and the second Portion exposed to heat treatment for 3 hours at 843 ° C. The deactivation by steam was first by a heat treatment of 3 hours at 677'C and then by a 24-hour steam treatment in a steam atmosphere of 4.2 kg / cm = and 566'C carried out.
Bei Durchführung dieser Aktivitätsteste wurden 200 ml des entaktivierten
Katalysators in ein Reaktionsgefäß gebracht und bei einer Temperatur von 454'C aufbewahrt.
Durch den heißen Katalysator wurden 2 Stunden lang insgesamt 238,2 ml Leichtöl (Rohprodukt
aus Osttxas) durchgeleitet. Die Crackprodukte
wurden isoliert und
getrennt. Die unter 204°C destillierende Fraktion und der gasförmige Anteil und
die Verluste wurden gemessen und als Destillat plus Verlust oder einfacher als ND
-1- L« bezeichnet. Die Ergebnisse dieser Teste sind in Tabelle 2 wiedereeeeben.
Es muß bemerkt werden, daß ein Zusatz von 0,5 bis 5,0 Gewichtsprozent Fluor zum Katalysator die Struktur beim Betrieb bei hohen Temperaturen stabilisiert. Dieses wird beispielsweise durch den Katalysator gemäß Portion B 1 deutlich, welcher kein Fluor enthält. Bei einer thermischen Behandlung dieses Katalysators bei 843°C werden »D -I- L«-Werte von nur 5,40/, erhalten. Dieser Mangel an Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen zeigt ein im wesentlichen vollständiges Zusammenbrechen der Katalysatorstruktur an.It must be noted that an addition of 0.5 to 5.0 percent by weight Fluorine to the catalyst stabilizes the structure when operating at high temperatures. This is made clear, for example, by the catalyst according to portion B 1, which does not contain fluorine. With a thermal treatment of this catalyst at 843 ° C "D -I- L" values of only 5.40 /, are obtained. This lack of resilience against high temperatures shows essentially complete breakdown the catalyst structure.
Beispiel 2 Zum Nachweis der verbesserten Abriebeigenschaften der erfindungsgemäßen Katalysatoren gegenüber den nach USA.-Patentschrift 2 680 100 hergestellten Katalysatoren wurde ein Katalysator auf folgende Weise hergestellt und der Attritionsindex nach dem in dieser USA.-Patentschrift beschriebenen Meßverfahren bestimmt.Example 2 To demonstrate the improved abrasion properties of the inventive Catalysts compared to the catalysts prepared according to US Pat. No. 2,680,100 a catalyst was prepared in the following manner and the attrition index according to determined by the measuring method described in this USA patent.
Eine Gesamtmenge von 1021 Natriumsilikatlösung mit einem Gehalt von 27 g je Liter Na20 und 89 g je Liter Si02 wurde in einem Mischtank mit 3950 ml 39 °/«iger Schwefelsäure umgesetzt. . Die Reaktionspartner, wurden mit Hilfe eines Rotationsmischers gerührt und mit einer Zentrifugalpumpe kontinuierlich umgewälzt. Die Gelierung erfolgte bei 57°C in weniger als 10 Minuten. Dabei war der pH-Wert 10,7. Das Mischen wurde bei 57°C fortgesetzt und 4530 ml 39 °/oiger Schwefelsäure zugegeben, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung auf 6,8 fiel. Die entstandene Kieselsäurehydrogelaufschlämmung wurde 11/2 Stunden bei 57°C gealtert. Zu der gealterten Hydrogelaufschlämmung wurde gleichzeitig 4 kg leicht geglühtes Magnesiumoxyd zugegeben. Nach der Verteilung des Magnesiumoxyds durch 15 Minuten Rühren wurden 2370 ml 39 °/oiger Schwefelsäure zugegeben. Die Temperatur der erhaltenen Mischung wurde 20 Minuten lang auf 82°C erhöht, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung 8,0 war. Der Kieselsäure-Magnesiumoxysulfat-Komplex wurde 21/2 Stunden bei 82°C gealtert, wonach der pH-Wert auf 7,0 abfiel. Die Aufschlämmung wurde filtriert und ein Anteil von 6,8 kg des Filterkuchens wurde mit 750 ml Wasser, welches 210 g Magensiumsulfat (MgS04 - 7H20) enthielt, erneut aufgeschlämmt. Anschließend wurden 81 g einer 48 °/oigen Fluorwasserstofflösung zugegeben. Der pH-Wert war zu dieser Zeit 6,4.A total of 1021 sodium silicate solution containing 27 g per liter of Na20 and 89 g per liter of Si02 were in a mixing tank with 3950 ml 39 % Sulfuric acid converted. . The reactants were, with the help of a Rotary mixer stirred and circulated continuously with a centrifugal pump. Gelation took place in less than 10 minutes at 57 ° C. Here was the pH 10.7. Mixing was continued at 57 ° C and 4530 ml of 39% sulfuric acid added, the pH of the slurry falling to 6.8. The resulting silica hydrogel slurry was aged for 11/2 hours at 57 ° C. To the aged hydrogel slurry at the same time 4 kg of lightly annealed magnesium oxide were added. After the distribution of the magnesium oxide by stirring for 15 minutes, 2370 ml of 39% sulfuric acid were obtained admitted. The temperature of the resulting mixture was raised to 82 ° C for 20 minutes increased with the pH of the slurry being 8.0. The silica-magnesium oxysulphate complex was aged 21/2 hours at 82 ° C, after which the pH dropped to 7.0. The slurry was filtered and a portion of 6.8 kg of the filter cake was mixed with 750 ml of water, which contained 210 g of magnesium sulfate (MgS04-7H2O), slurried again. Afterward 81 g of a 48% strength hydrogen fluoride solution were added. The pH was too this time 6.4.
Die Attritionsindizes wurden nach dem »Jersey-Verfahren« bestimmt,
um einen Meßwert auf gleicher Basis wie in der USA.-Patentschrift 2 680 100 zu erhalten.
Es wurde das folgende Ergebnis erzielt:
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1160570XA | 1960-06-08 | 1960-06-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1160570B true DE1160570B (en) | 1964-01-02 |
Family
ID=22364970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEG32416A Pending DE1160570B (en) | 1960-06-08 | 1961-06-06 | Process for the preparation of fluorine-containing silica-magnesia catalysts for cracking hydrocarbons |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1160570B (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2901440A (en) * | 1956-03-23 | 1959-08-25 | Grace W R & Co | Catalyst for hydrocarbon conversion reactions |
GB820986A (en) * | 1957-04-25 | 1959-09-30 | Grace W R & Co | Process for preparing a silica-magnesia hydrocarbon cracking catalyst |
DE1074791B (en) * | 1960-02-04 | W. R. Grace & Co., New York, N. Y. (V. St. A.) | Silica-magnesia cracking catalyst and process for its manufacture |
-
1961
- 1961-06-06 DE DEG32416A patent/DE1160570B/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1074791B (en) * | 1960-02-04 | W. R. Grace & Co., New York, N. Y. (V. St. A.) | Silica-magnesia cracking catalyst and process for its manufacture | |
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