DE3208700A1 - Process for the preparation of methane by hydrogenolysis of hydrocarbon fractions - Google Patents
Process for the preparation of methane by hydrogenolysis of hydrocarbon fractionsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen ein Verf Jahren zur Gewinnung einer Charge mit erhöhtem Heizwert, insbesondere ein Verfahren zur . Herstellung eines Bades, das mehr als 95 Gew.-^ Methan enthält; die Herstellung erfolgt durch . Hydrogenolyse einer Kohlenwasserstoff-Fraktion, die bei Atmosphärendruck eine Siedetemperatur von·weniger als etwa 4oo°C hat, in Anwesenheit eines speziellen Katalysators. : The present invention relates essentially to a period of time for obtaining a charge with an increased calorific value, in particular a method for. Making a bath containing more than 95 wt% methane; the production is carried out by. Hydrogenolysis of a hydrocarbon fraction which, at atmospheric pressure, has a boiling temperature of less than about 400 ° C., in the presence of a special catalyst. :
Es ist bekannt, daß man aus Kohlenwasserstoff— ' Fraktionen in Anwesenheit von Wasserstoff Kohlenwasserstoffe erhalten kann, die ein niedrigeres Molekulargewicht als das Ausgangsprodukt haben. Diese Umwandlung kann sowohl thermisch als auch katalystißch bewirkt werden.It is known that from hydrocarbon- ' Fractions in the presence of hydrogen can obtain hydrocarbons that have a lower Have molecular weight as the starting product. This conversion can be thermal as well be catalyzed.
Vom wirtschaftlichen und kaufmännischen Standpunkt·· ist es jedoch weniger leicht, Kohlenwasserstoffe mit zwei oder mehr Kohlenstoffatomen pro Molekül . mit hohen Ausbeuten im wesentlichen in Methan. überzuführen. .From an economic and commercial point of view however, it is less easy to find hydrocarbons with two or more carbon atoms per molecule. with high yields essentially in methane. convict. .
Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß man die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen/ mit mindestens zwei Kohlenstoffatome pro Molekül zum größten Teil in Methan hoher Reinheit durch-25. führt. . . .One of the objects of the present invention is that the conversion of hydrocarbons / with at least two carbon atoms per molecule mostly in high purity methane by -25. leads. . . .
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere durch die Verwendung eines speziellen Katalysators gekennzeichnet, der spezifisch auf die sehr selektive Gewinnung von Methan hoher Reinheit durch Hydrogenolyse und Kohlenwasserstoffen mit mehr als zwei Kohlenstoffatomen pro Molekül ausgerichtet ist.The method according to the invention is in particular through the use of a special catalyst characterized specifically for the very selective extraction of high purity methane aligned by hydrogenolysis and hydrocarbons with more than two carbon atoms per molecule is.
Der erfindungsgemäß verwendete Katalysatortyp ist nicht nur durch ein sehr selektives Verhalten bei der Durchführung dieser Reaktion gekennzeichnet, sondern auch durch eine sehr große Stabilität und Lebensdauer. .The type of catalyst used in the present invention is not only characterized by a very selective behavior in carrying out this reaction, but also through a very high level of stability and service life. .
Die Reaktionen, welche die Senkung des Molekulargewichts von Kohlenwasserstoff-Fraktionen zum Ziel haben und unter der Bezeichnung Abbau-Hydrierung oder Hydrocrackung bekannt sind, werden im allgemeinen unter erhöhtem Druck mit Kohlenwasserstoff-Produkten durchgeführt, die ein hohes Molekulargewicht haben$ sie sind seit den Arbeiten von Bergius und dann denen der I.G.-Farben-Industrie bekannt.The reactions that cause the lowering of the molecular weight of hydrocarbon fractions and called degradation-hydrogenation or hydrocracking are generally known under elevated pressure with hydrocarbon products carried out that have high molecular weight $ they have been working von Bergius and then those of the I.G.-Farben-Industrie.
Diese Arbeiten waren aber insbesondere zur Gewinnung von Fraktionen bestimmt, die leichter als die behandelte Charge sind (Treibstoffe oder flüssige Benzine), wobei man bituminöse Kohle Drucken von 2o bis 3o MPa unterwarf. Später hat die Petroleum-Industrie diese Technik auf die Umwandlung von schwereren Produkten mit geringem Handelswert in leichtere Produkte, wie Gasöl, Naphta, Benzine, LPG etc. angewandt, die einen beträchtlich höheren, Marktwert haben.However, this work was particularly intended to obtain fractions that were easier than the batch treated are (fuels or liquid gasolines), being bituminous coal Subjected to printing from 2o to 3o MPa. Later has The petroleum industry uses this technique on converting heavier products with little Commercial value in lighter products, such as gas oil, naphtha, gasoline, LPG etc. is applied to the one considerably higher, have market value.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die vollständige und tiefgreifende Hydrogenolyse von Kohlenwasserstoffen und die Gewinnung von größtenteils Methan als Reaktionsprodukt aus Chargen der oben genannten Art. So enthalten die gewonnen Gase mindestens 95 Gew.-# Methan.The aim of the present invention is the complete and profound hydrogenolysis of hydrocarbons and the recovery of mostly methane as a reaction product Batches of the type mentioned above. The gases obtained contain at least 95 wt .- # methane.
Pur diesen Zweck verwendet man einen Katalysator, der als hydrogenolyeierendes Mittel ein oderFor this purpose a catalyst is used as a hydrogenolyeing agent or
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mehrere Metalle der Gruppe VIII des Periodensystems., nämlich Eisen, Kobalt oder Nickel ent-: ' hält.several metals from group VIII of the periodic table, namely iron, cobalt or nickel are: ' holds.
Das oder die Metalle der Gruppe VIII werden auf .einem geeigneten Träger übergeschlagen und man muß erfindungsgemäß ein oder mehrere metallische Elemente (oder ein Derivat desselben) aus der Gruppe Chrom, Molybdän, Wolfram,Titan, Zircon · und Hafnium, zusetzt·The Group VIII metal or metals are on .throwed over a suitable carrier and you must according to the invention one or more metallic elements (or a derivative thereof) from the Group chromium, molybdenum, tungsten, titanium, zircon and hafnium, added
^° Es wurde nämlich gefunden, daß Katalysatoren, die gleichzeitig einerseits mindestens ein Metall der Gruppe VIII und andererseits mindestens ein sogenanntes Zusatzelement aus der Gruppe Chrom, ■ ' Molybdän, Wolfram, Titan, Zircon und Hafnium.^ ° It was found that catalysts that at the same time on the one hand at least one metal from Group VIII and on the other hand at least one So-called additional element from the group of chromium, ■ molybdenum, tungsten, titanium, zircon and hafnium.
. enthalten, ihre Selektivität bei der Hydro-. contain their selectivity in the hydro
• genolyse-Reaktion sehr beträchtlich zu steigern scheinen; diese Selektivität führt zr Gewinnung eines sehr reinen Methans, wobei die .Katalysatoren gleichzeitig eine beträchtlich erhöhte Lebensdauer besitzen. Daraus resultiert, daß die Regenerierung des Katalysators am Zyklusende erleichtert wird und zu einem regenerierte«. Katalysator führt, dessen Anfangs-Aktivität und Selektivität praktisch wieder gewonnen wird.• to increase the genolysis reaction very considerably seem; this selectivity leads to the production of a very pure methane, with the catalysts at the same time have a considerably longer service life. As a result, the Regeneration of the catalyst at the end of the cycle is facilitated and becomes a regenerated «. Catalyst leads, the initial activity and selectivity of which is practically recovered.
Es sei hier bemerkt, daß das auf diese Weise.It should be noted here that it does so in this way.
gewonnene Methan als gasförmiger Brennstoff mit erhöhtem Heizwert und für verschiedene andere industrielle Zwecke verwendet werden kann, z.B. zur Synthese von Produkten, wie Schwefelkohlenstoff, Zyanwasserstoffsäure, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform etc.; es besteht also ein wirtschaftliches Interesse an einem Verfahren und einem Katalysator gemäß vorliegender Erfindung,obtained methane as a gaseous fuel increased calorific value and for various other industrial purposes, e.g. for the synthesis of products such as carbon disulfide, Hydrocyanic acid, carbon tetrachloride, Chloroform, etc .; so there is an economic one Interest in a process and a catalyst according to the present invention,
• ··• ··
wonach man Methan unter befriedigenden wirtschaftlichen Bedingungen erhalten kann.after which one methane under satisfactory economic Conditions can receive.
Die Reaktion besteht darin, daß man den Kohlenwasserstoff oder die Kohlenwasserstoffe, welche das umzuwandelnde Ausgangsmaterial darstellen, mit Wasserstoff in Gegenwart eines geeigneten Katalysators reagieren läßt; unter geeigneten Druck- und Temperaturbedingungen wird die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung aufgebrochen und an die freie Bindung Wasserstoff angelagert) es sei darauf hingewiesen, daß diese Hydrogenolyse-Eeaktion stark exotherm ist, wie man aus den folgenden Beispielen sehen kann:The reaction consists in getting the hydrocarbon or the hydrocarbons which are the raw material to be converted, allowed to react with hydrogen in the presence of a suitable catalyst; under suitable The carbon-carbon bond is broken under pressure and temperature conditions and hydrogen attached to the free bond) it should be noted that this hydrogenolysis Eeaktion is strongly exothermic, as can be seen from the following examples:
C2H6 + H2 - 2H4C + 65*ooo Joule/Mol C5H8 + 2H2 - 5H4 + 121.0OO Joule/Mol σ4Η1ο + 5H2 '" 4H4C + 173.000 Joule/Mol etc.···C 2 H 6 + H 2 -2H 4 C + 65 * ooo joules / mole C 5 H 8 + 2H 2 -5H 4 + 121,0OO joules / mole σ 4 Η 1ο + 5H 2 '" 4H 4 C + 1 73,000 joules / Mole etc.
Diese Exothermizität führt zu einer beträchtlichen Temperatursteigerung durch das kataly#» tische Bett- -und kann eine schnelle Entaktivierung des Katalysators durch Zerstörung des Feststoffs und demzufolge einem gesteigerten Abfall der Selektivität verursachen, woraus die Bildung von mehr oder weniger verkoksten Produkt-Niederschlägen auf der Katalysator-Oberflache und demzufolge eine sehr starke Entaktivierung resultiert.This exotherm leads to a considerable Temperature increase through the catalytic bed -and can quickly deactivate the catalyst cause by destruction of the solid and consequently an increased drop in selectivity, from which the formation of more or less coked product precipitates on the catalyst surface and consequently a very strong deactivation results.
. . Diese beträchtliche Exothermizität richtet nämlich die Umwandlung auf die Gewinnung von Kohlenstoff und Wasserstoff durch thermische Dissocitation der Jo Kohlenwasserstoffe aus.. . It is this considerable exothermicity that directs the conversion towards the production of carbon and hydrogen by thermal dissocitation of the Jo hydrocarbons from.
Um diesen starken Temperaturanstieg durch dasTo avoid this sharp rise in temperature caused by the
katalytische Bett zu vermeiden, muß man spezielle Vorsichtsmaßnahmen ergreifen, um die durch die Reaktion freigesetzte Wärme wirksam zu entfernen.To avoid catalytic bed, one must be special Take precautions to effectively remove the heat generated by the reaction.
So kann man zum Beispiel die üblicherweise bei den Reaktionen der Hydrocrackung verwendetenFor example, those commonly used in hydrocracking reactions can be used
Reaktoren einsetzen, welche eine Verteilung der entstandenen Kalorien erlauben, z.B. entweder einen Mehrröhren-Reaktor mit Außenkühlung oder eine Reihe von kleinen Reaktoren mit zwischen-Ίο geschalteten Wärmeaustauschern, oder einem Reaktor mit mehreren Stufen, der zwischen den Stufen Abkühlvorrichtungen enthält, etc.. Als Mittel zur Freisetzung der gebildeten Kalorien . kann man die bei der Reaktion gebildeten Gase . nach 'ihrer Abkühlung verwenden. Dies wird so durchgeführt, daß man einen beträchtliche« Kreislaufgrad dieser Gase von mindestens 1o/1 (molar)(Kreislaufgas bezogen auf die Gesamtcharge) gewährleistet·Use reactors that allow the calories generated to be distributed, e.g. either a multi-tube reactor with external cooling or a series of small reactors with between-Ίο switched heat exchangers, or a reactor with several stages between the Includes stages cooling devices, etc .. As Means for releasing the calories formed. one can see the gases formed during the reaction . use after it has cooled down. This is done in such a way that one Cycle degree of these gases of at least 1o / 1 (molar) (cycle gas based on the total batch) guaranteed
Die beim Katalysator verwendeten Metalle der . Gruppe VIII gehören nicht zu den Edelmetallen dieser Gruppe (Metalle der Platin-Familie), da die hydrogenolysierende Kraft dieser Edelmetalle weniger "tiefgreifend" ist, was sich in einer viel geringeren Methan-Ausbeute als der zeigt,· die man mit mindestens einem Metall der Gruppe Eisen, Nickel.und Kobalt, vorzugsweise Nickel, erhält. Jedoch können geringe Mengen Edelmetalle der Platin-Gruppe als zweites zusätzliches Element verwendet werden, wie dies später angegeben ist.The metals used in the catalyst. Group VIII does not belong to the precious metals of this group (metals of the platinum family), because the hydrogenolysing power of these noble metals less "profound" is what shows in a much lower methane yield than that · the is obtained with at least one metal from the iron, nickel and cobalt group, preferably nickel. However, small amounts of precious metals from the platinum group can be used as a second additional element as indicated later.
Eisen, Kobalt oder Nickel werden auf einem geeigneten Träger übergeschlagen, der vorzugsweise keine sauren Eigenschaften hat, z.B. Aluminiumoxid,Iron, cobalt or nickel are coated on a suitable support, which is preferably has no acidic properties, e.g. aluminum oxide,
Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Magnesiumoxid, Kohle und Siliciumdioxid etc.·Silica-alumina, silica-magnesia, Coal and silicon dioxide etc.
Man verwendet vorzugsweise ein Siliciumdioxid mitA silica is preferably used with
ο einer spezifischen Oberfläche von 5o bis 4oo m /g, zweckmäßig 1oo bis 3oo m /g, mit einem porösenο a specific surface area of 5o to 4oo m / g, expediently 1oo to 3oo m / g, with a porous
. Gesamtvolumen von ο,4 bis 1,2 cnr/g, vorzugsweise o,45 bis o,8o cnr/g, wobei der mittlere Porendurchmesser im allgemeinen zwischen 5 und 15 mm liegt und Poren mit einem Durchmesser von weniger als 2 mm vermieden werden·. Total volume of ο.4 to 1.2 cnr / g, preferably 0.45 to 0.8o cnr / g, with the mean pore diameter generally between 5 and 15 mm and pores with a diameter of less than 2 mm are avoided
Ein besonders geeigneter Katalysator enhält Nickel, in Verbindung mit Siliciumdioxid· Das Siliciumdioxid verbindet sich nicht mit dem Nickel bzw. Nickeloxid, und ein derartiger Katalysator, dem man -wie oben erwähnt- ein zusätzliches Metall beigibt, ist besonders wirksam bei der Crackung von Parai^.in- oder Zykloparaffin-Molekülen zu Methan,A particularly suitable catalyst contains nickel in conjunction with silicon dioxide. The silicon dioxide does not combine with the nickel or nickel oxide, and such a catalyst, the adding an additional metal, as mentioned above, is particularly effective in cracking of parai ^ .in or cycloparaffin molecules to Methane,
Der Gehalt (ausgedrückt als Metall-Element) an Eisen und/oder Kobalt und/oder Nickel beträgt o,5 bis 5o Gew.-^a, bezogen auf die Gesamtmasse des einsatzbereiten Katalysators. Der Gehalt an. zusätzlichem Metall (ausgedrückt in Metall-Elementen) aus der Gruppe Chrom, Molybdän, Wolfram, Titan, Zircon und Hafnium beträgt o,o1 bis 2o Gew.-#, vorzugsweise o,1 bis 1o Gew.-^, insbesondere o,3 bis o,8 Gew«-#. Wenn man Nickel verwendet, so beträgt der bevorzugte Nickel-Gehalt 15 bis 25 Gev»-#.The iron and / or cobalt and / or nickel content (expressed as a metal element) is 0.5 to 50 wt .-%, based on the total mass of the ready-to-use catalytic converter. The content of. additional metal (expressed in metal elements) from the group consisting of chromium, molybdenum, tungsten, titanium, zirconium and hafnium is o, o1 to 2o wt .- #, preferably 0.1 to 10 wt .- ^, in particular 0.3 to 0.8 wt. If you use nickel, it amounts to the preferred nickel content 15 to 25 Gev »- #.
Außerdem kann der Katalysator als zweites zusätzliches Metall geringe Mengen Edelmetalle aus der Platin-Familie enthalten, z.B. o,o1 bis 5 Gew.-% Platin oder Palladium oder Iridium oder RhodiumMoreover, the catalyst can as a second additional metal small amounts of precious metals from the platinum family include, for example, o, o1 to 5 wt -.% Platinum or palladium, or iridium, or rhodium
etc·, vorzugsweise o,o1 bis 1 Gew.-^ (ausgedrückt in Metall-Elementen).etc ·, preferably o, o1 to 1 wt .- ^ (expressed in metal elements).
Der Katalysator wird im allgemeinen durch Imprägnierung des gewählten Trägers mit einer . wässrigen Lösung hergestellt, die das Element oder die Elemente enthält, welche man auf den Träger niederschlagen will·The catalyst is generally by impregnating the selected support with a . prepared aqueous solution that contains the element or elements that one on the Wants to knock down the porter
Die Imprägnierung kann einfach sein, wenn man die gewählten Metalle auf einmal einführen will, wobeiImpregnation can be simple if one wants to introduce the chosen metals at once, whereby
"Io man eine einzige Lösung der Bestandteile verwendet. Man kann aber, auch die aktiven Elemente getrennt in mehreren aufeinanderfolgenden Imprägnierungen aufbringen, wobei.man verschiedene Lösungen verwendet, die 3eweils eines der Katalysatorbestandteile enthalten·"Io is one solution of the ingredients used. However, one can also apply the active elements separately in several successive impregnations used wobei.man different solutions containing 3 ewe ils one of the catalyst components contain ·
Im Falle von aufeinanderfolgenden Imprägnierungen läßt man im allgemeinen auf jede Imprägnierung eine zweistündige Trocknung, bei etwa 1oo bis 11o°C unter trockener Luft folgen, worauf der Fest— stoff zwei Stunden bei einer Temperatur von 25o bis 5oo°0 unter trockener Luft kalziniert wird· Dann läßt man.den Feststoff unter trockener Luft bis auf Raumtemperatur abkühlen und führt anschließend die folgende Imprägnierung durch·In the case of successive impregnations, one generally leaves on each impregnation a two-hour drying at about 100 to 110 ° C followed under dry air, after which the solid was two hours at a temperature of Calcined from 25o to 50o ° 0 in dry air Then the solid is left under drier Cool air to room temperature and then leads the following impregnation by
Der Träger kann z.B. o,5 bis 6 Stünden, vorzugsweise 1 bis 2 Stunden mit der Imprägnierlösung in Kontakt bleiben.For example, the support can be in contact with the impregnating solution for 0.5 to 6 hours, preferably 1 to 2 hours stay.
Für die folgenden Beispiele hat man einen Katalysator hergestellt, dessen Träger ein Siliciumdioxid mit einer Oberfläche von I50 m /g, einem porösen Volumen von o,5o cmvg^einem mittleren Porendurch-For the following examples, a catalyst has been prepared whose support is a silica with a surface of 150 m / g, a porous Volume of 0.5o cmvg ^ a mean pore diameter
- 1ο -- 1ο -
messer von 14 mm , iet und das keine Porosität mit Poren eines Durchmessers von weniger als 5 mm hat«knife of 14 mm, iet and that no porosity with pores with a diameter of less than 5 mm «
1oo g dieses Trägers,in Form von Kügelchen mit 2 mm Durchmesser, werden bei Raumtemperatur mit 5o cm* einer Lösung von Nickelnitrat imprägniert, die 4o Gew.-^ Nickel enthält. Man läßt den Feststoff und die Lösung 2 Stunden in Kontakt und gibt den·imprägnierten Feststoff dann in einen Trockenschrank, wo man ihn unter einem trockenen Luftstrom 2 Stunden bei einer Temperatur von 11o°C trocknet.100 g of this carrier, in the form of beads with 2 mm in diameter, are impregnated at room temperature with 5o cm * of a solution of nickel nitrate, which contains 40 wt .- ^ nickel. The solid is left and the solution in contact for 2 hours and then pour the impregnated solid into a Drying cabinet, where you can put it under a stream of dry air for 2 hours at a temperature of 11o ° C dries.
Der trockene Katalysator wird dann in einen Ofen gegeben, wo er progressiv (innerhalb einer Stunde) unter einem Luftstrom, der über aktiviertem Aluminiumoxid getrocknet wurde, auf 45o°C gebracht wird; dann läßt man ihn noch weitere 2 Stunden bei dieser Temperatur.The dry catalyst is then placed in an oven where it progressively (within an hour) brought to 450 ° C under a stream of air dried over activated alumina will; then it is left at this temperature for a further 2 hours.
Das erhaltene Produkt wird anschließend mit 5o crn^ einer Lösung imprägniert, die 1 Gew.-% Molybdän in I'orm von Ammonium-Mo lybdat enthält*. Anschließend verfährt man wie nach der Aufbringung des Nickels.The resulting product is then impregnated with 5o crn ^ of a solution containing 1 wt -.% Molybdenum in I'orm of ammonium molybdate contains Mo *. Then proceed as after the application of the nickel.
Der kalzinierte Katalysator wird dann im Reaktor unter einem Wasserstoff-Strom bei einer Temperatur . von 2oo bis 5oo°C innerhalb 1 bis 6 Stunden reduziert; im vorliegenden Beispiel wurde er 2 Stunden bei 3oo°C reduziert.The calcined catalyst is then placed in the reactor under a stream of hydrogen at a temperature . reduced from 2oo to 5oo ° C within 1 to 6 hours; in the present example it was 2 Hours at 300 ° C.
Der fertige Katalysator enthält;The finished catalyst contains;
2o Gew.-JIf Nickel und o,5 Gew.-# Molybdän. · .20% by weight of nickel and 0.5% by weight of molybdenum. ·.
Anschließend kann man die Kohlenwasserstoff-Charge gleichzeitig mit Wasserstoff einleiten, und zwar in einer ausreichenden Menge, so daß die gesamten eingeleiteten Kohlenwasserstoffe • in Methan umgewandelt werden können; ferner gibt man gleichzeitig ein Verdünnungsgas zu, welches Methan sein kann, um die während der Reaktion gebildeten Kalorien zu entfernen.You can then add the hydrocarbon charge Introduce simultaneously with hydrogen, in a sufficient amount so that all the hydrocarbons introduced can • be converted into methane; further a dilution gas is added at the same time, which may be methane to remove the calories formed during the reaction.
Die Menge des eingeleiteten Wasserstoffs ist im wesentlichen auf das absolut nötige (theoretische Menge) für die totale Hydrogenolyse der Kohlen-Wasserstoffe zu Methan und für die Hydrierung der Olefine.zu Paraffinen und der aromatischen Kohlenwasserstoffe zu Cycloparaffinen (falls solche in der Charge vorhanden sind) beschränkt. Das Verfahren benötigt jedoch große Mengen Wasserstoff: aber die Kernreaktoren könnenThe amount of hydrogen introduced is essentially limited to what is absolutely necessary (theoretical Amount) for the total hydrogenolysis of the hydrocarbons to methane and for the hydrogenation olefins to paraffins and aromatic hydrocarbons to cycloparaffins (if those in the batch) are limited. However, the process requires large quantities Hydrogen: but the nuclear reactors can
' undzwar nachts.'and indeed at night.
• diesen wohlfeil liefern^N .raurch Elektrolyse von Wasser.• These can be supplied cheaply by electrolysis of water.
•Erfindungsgemäß wird die Umwandlung vorzugsweise bei Temperatüren von etwa 34o bis 5oo°C, zweckmäßig 35o bis 4-oo°C durchgeführt; auf jeden Fall vermeidet man den Einsatz von Temperaturen oberhalb 6000C, da dann Reaktionen stark überhand nehmen wurden, die zur Koksbildung führen.• According to the invention, the conversion is preferably carried out at temperatures of about 34o to 50 ° C, expediently 35o to 4,000 ° C .; in any case to avoid the use of temperatures above 600 0 C, since then reactions were strongly abound, which lead to coke formation.
Falls die Katalysator«-Oberfläche durch Koksbildung verschmutzt ist, kann man den Katalysator regenerieren, in-tiem man den Kohleniederschlag durch eine Verbrennung mit einem eauerstoff-haltigen Gas entfernt.If the catalyst surface is caused by coke formation is dirty, the catalyst can be regenerated by burning the coal precipitate removed with an oxygen-containing gas.
An diese Oxidationsphase schließt eich nach Spulung mit einem inerten Gas eine Reduktionsphase die Anwesenheit von Wasserstoff an. Diese Reduktion wird in gleicher Weise wie oben angegeben, durchgeführt.This oxidation phase is followed by rinsing with an inert gas, a reduction phase indicates the presence of hydrogen. This reduction will carried out in the same way as indicated above.
Im Reaktionsmilieu hält man. einen Gesamtdruck von o,1 bis 1o IiPa, vorzugsweise 5 bis 6 MPa aufrecht·One holds in the reaction medium. a total pressure of 0.1 to 10 IPa, preferably 5 to 6 MPa upright
Während der Reaktion beträgt die Durchflußgeschwindigkeit des Reaktionsgemische durch das katalytische Bett etwa o,1 bis 1o Volumenteile Charge, pro Volumenteil Katalysator und pro Stunde, vorzugsweise o,5 bis 4 Volumenteile Charge pro . Volumenteil Katalysator und pro Stunde·During the reaction, the flow rate of the reaction mixture through the catalytic bed about 0.1 to 10 parts by volume of batch, per part by volume of catalyst and per hour, preferably 0.5 to 4 parts by volume of batch per. Part by volume of catalyst and per hour
' .15 Die Menge des einzuführenden Kreislauf gases wird so eingestellt, daß man zu hohe Temperatur- . Steigerungen an jeder beliebigen Stelle des katalytisehen Bettes vermeidet.'.15 The amount of cycle gas to be introduced is adjusted so that you get too high temperature. Increases at any point in the catalytic bed avoids.
Als Kreislaufgas kann man vorzugsweise einen Teil des erhaltenen Methans verwenden,A part of the methane obtained can preferably be used as cycle gas,
Man gibt in einen Reaktor 1o cnr des wie oben beschrieben hergestellten Katalysators·1o cnr of the same as above are placed in a reactor described prepared catalyst
Nachv-uem man den Reaktor bei Raumtemperatur mit einem Gas.(Methan oder Stickstoff) gespült hat, reduziert man den Katalysator 2 Stunden bei einer Temperatur von 4-5o°C mit. Wasserstoff·After v-uem the reactor at room temperature with a gas. (methane or nitrogen), the catalyst is reduced for 2 hours at a Temperature of 4-5o ° C with. Hydrogen·
Dann bringt man die Temperatur des katalytisehenThen bring the temperature of the catalytic
Bettes auf 37o°C und den Druck auf 5 MPa, wobei . die Wasserstoffmenge 63 l/h beträgt.Bed to 37o ° C and the pressure to 5 MPa, whereby . the amount of hydrogen is 63 l / h.
Nun wird eine Charge der folgenden Zusammensetzung eingeleitet:A batch of the following composition is now initiated:
. Οξ-Paraffine . .32 Gew.-^ . · Me thylcyc lopent an 28 Gew.-#. Οξ paraffins. .32 wt .- ^. · Methylcyc lopent an 28 wt .- #
Cyclohexan . 35 Gew.-#Cyclohexane. 35 wt .- #
Benzol 5 Gew.-% Benzene 5 percent -.%
1oo Schwefelgehalt etwa 1 ppm100 sulfur content about 1 ppm
Stickstoffgehalt etwa 1 ppmNitrogen content about 1 ppm
Diese Charge wird in einer Menge von 2o cnr/h gleichzeitig mit Stickstoff in einer Menge von I5o l/h eingeleitet. Dieser Stickstoff wird ■ verwendet, um die während der Reaktion freigesetzten Kalorien zu entfernen. This batch is mixed in an amount of 2o cnr / h with nitrogen in an amount of I5o l / h initiated. This nitrogen will ■ used to remove the calories released during the reaction.
Die Durchflußgeschwindigkeit beträgt 2 und das Molverhältnis Wasserstoff/Kohlenwasserstoffe gleich 1o,3·The flow rate is 2 and the hydrogen / hydrocarbons molar ratio equal to 1o, 3
Die Zusammensetzung des Kohlenwasserstoff-Produkts am Reaktorausgang ist wie folgt (nach 5o Stunden):The composition of the hydrocarbon product at the reactor outlet is as follows (after 50 hours):
Methylcyclopentan o,55 Gew.-% Cyclohexan o,85Methylcyclopentane o, 55 wt -.% Cyclohexane o, 85
■- 14 -■ - 14 -
Benzol ot2oBenzene o t 2o
Mittleres Molekulargewicht 16,5Average molecular weight 16.5
Der Gesamt-Umwandlungsgrad beträgt 97»2 % und verteilt sich wie folgt:The total degree of conversion is 97 »2 % and is distributed as follows:
C6 96»2 # C 6 96 » 2 #
Cr, 1OOtO % Cr, 100 t O %
Methylcyclopentan 98, ooMethylcyclopentane 98, oo
Cyclohexan . 97 »6oCyclohexane. 97 “6o
Benzol 96,9Benzene 96.9
Die Selektivität der Umwandlung in Methan beträgt ,98j 9 #.The selectivity of the conversion to methane is 98j 9 #.
Beispiel 2 (Vergleichsversuch) Example 2 (comparative experiment)
In diesem Beispiel wird die Reaktionstemperatur auf 32o°C fixiert, während alle bedingungen unverändert bleiben.In this example, the reaction temperature is fixed at 32o ° C while all conditions remain unchanged.
auf 32o°C fixiert, während alle anderen Reaktions-fixed at 32o ° C, while all other reaction
Das den Reaktor verlassende Kohlenwasserstoff-Produkt enthält nur 11,4 Gew.-# Methan und.die Selektivität der Umwandlung in Methan ist nur 34,8 %. The hydrocarbon product leaving the reactor contains only 11.4% by weight of methane and the selectivity for conversion to methane is only 34.8 %.
In diesem Beispiel vergleicht man die Entwicklung von zwei Katalysatoren in Abhängigkeit zur Zeit. . Einer der Katalysatoren ist der in Beispiel 1 verwendete (2o Gew.-# Nickel und o,5 % Molybdän); er wird als A bezeichnet. Der zweite Katalysator enthält nur 2o % Nickel und wird als A* bezeichnet.This example compares the development of two catalysts as a function of time. . One of the catalysts is that used in Example 1 (2o wt .- # nickel and 0.5 % molybdenum); it is referred to as A. The second catalyst contains only 20 % nickel and is designated as A *.
Die Versuchsbedingungen sind die gleichen wie im Beispiel 1. . .The test conditions are the same as in example 1.. .
Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle I angegeben.The results obtained are shown in Table I.
Ausgang (Gew#-#)
. SelektivitätCatalyst A - methane am
Output (Gew # - #)
. selectivity
98,996.2
98.9
98,896.5
98.8
98,796.1
98.7
98,595.6
98.5
Aus gang TGew · -%)
SelektivitätCatalyst A 1 - methane am
Output TGew -%)
selectivity
98,896.4
98.8
98,796.2
98.7
95,99o, 4th
95.9
87,278.5
87.2
Man stellt nach der für Katalysator A verwendeten Methode die folgenden Katalysatoren B bis F her.The following catalysts B to F are prepared by the method used for catalyst A.
Alle Katalysatoren enthalten 2o Gew.-# Nickel und unterscheiden sich durch das Zusatzelement: Katalysator B enthält o,5 Gew.-# Chrom Katalysator C enthält o,5 Gew.-^ Wolfram Katalysator D enthält o,5 Gew.-% Titan Katalysator E enthält o,5 Gew.-# Zircon . Katalysator F enthält o,5 Gew.-# HafniumAll catalysts contain 2o wt .- # nickel and are distinguished by the additional element. Catalyst B contains o, 5 wt .- # chromium catalyst contains o C, 5 wt .- ^ tungsten catalyst D o contains 5 wt -% of the titanium catalyst E contains 0.5 wt .- # zircon. Catalyst F contains 0.5% by weight of hafnium
Mit diesen Katalysatoren führt man Langzeitver- . suche durch.With these catalysts one leads long-term. search through.
In Tabelle II sind die erhaltenen Resultate ange-.geben. The results obtained are given in Table II.
Man wiederholt Beispiel 1 und verwendet einen Katalysator, der 2o Gew.-% Eisen und o,5 Gew.-# Molybdän enthält.Repeat Example 1 and uses a catalyst of 2o wt -.% Iron and o, 5 wt .- # molybdenum.
Das den Reaktor nach 5oo Stunden Versuchsdauer verlassende Kohlenwasserstoff-Produkt enthält 95,1 Gew.-^ Methan, die Selektivität der Umwandlung in Methan beträgt 97,4. Mit einem Katalysator, der nur 2o JIi Eisen ohne Molybdän enthält, beträgt der Methan-Gehalt des den Reaktor nach 5oo Stunden Versuchsdauer verlassenden Kohlenwasserstoff-Produkt 74,7 Gew.-^, die Selektivität der Umwandlung in .Contains the hydrocarbon product leaving the reactor after a test duration of 500 hours 95.1 wt .- ^ methane, the selectivity of the conversion in methane is 97.4. With a catalyst that contains only 20% iron without molybdenum, the Methane content of the hydrocarbon product leaving the reactor after a test duration of 500 hours 74.7 wt .- ^, the selectivity of the conversion in.
Methan ist 58,8·
Beispiel 6 Methane is 58.8
Example 6
Man wiederholt Beispiel 1 und verwendet einen Katalysator, der 2o Gew,-# Kobalt und o,5 Gew.-% Molybdän enthält, .Repeat Example 1 and uses a catalyst of 2o wt, - # cobalt and o, 5 wt -.% Contains molybdenum.
Das den Reaktor nach 5oo Stunden Versuchsdauer verlassende Kohlenwasserstoff-Produkt enthält 95»4- Gewe-5l6 Methan, die Selektivität der Umwandlung beträgt 97»9· Mit einem Katalysator, der nur 2o % Kobalt ohne Molybdän enthält, ist der Methan-Gehalt des den Reaktor nach 5oo Stunden Versuchsdauer verlassenden Kohlenwasserst off-Produkts. 77»6 Gew«-#, die Selektivität der Umwandlung in Methan beträgt 86,4·The leaving the reactor after 5oo hours test duration hydrocarbon product contains 95 »4- weight e -5l6 methane, the selectivity of the conversion is 97" 9 · with a catalyst containing only 2o% cobalt without molybdenum, the methane content of the the hydrocarbon product leaving the reactor after a test duration of 500 hours. 77 »6 wt« - #, the selectivity of the conversion to methane is 86.4 ·
Claims (1)
dadurch gekennzeichnet,. M-. Method according to claim 3 »
characterized,
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