EP0804287B1

Catalyst for oxidative dehydrogenation of paraffinic hydrocarbons and use of this catalyst

Abstract

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EP0804287B1, drawing sheet 1
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Expired 15 December 2015, 10.8 years ago.

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24 claims: 13 independent, 11 dependent

  1. 1
    Kalzinierter oxidischer Katalysator zum oxidativen Dehydrieren/Cracken von paraffinischen Kohlenwasserstoffen, die 2 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten, zu Olefinen, wobei die aktive Komponente des Katalysators eine Zusammensetzung gemäß der folgenden Formel aufweist:X a Y b Z c A d O x , wobei X wenigstens ein Metall aus der Gruppe Zirkonium und Hafnium ist, Y wenigstens ein Metall aus den Gruppen der Lanthaniden und IVa und Va ist, Z wenigstens ein Metall aus der Gruppe I ist, A wenigstens ein Halogen aus der Gruppe VII des periodischen Systems und O Sauerstoff ist und wobei a eine Zahl im Bereich von 0,4 - 0,9, b eine Zahl im Bereich von 0,005 - 0,3, c eine Zahl im Bereich von 0,05 - 1,5, d eine Zahl im Bereich von 0,05 - 0,8 und x eine Zahl ist, die sich nach den Valenz-Erfordernissen der Metalle X, Y und Z sowie der Menge der Halogene richtet.
  2. 2
    Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a eine Zahl im Bereich 0,5 - 0,8, b eine Zahl im Bereich 0,01 - 0,2, c eine Zahl im Bereich 0,1 - 1,0 und d eine Zahl im Bereich 0,1 - 0,5 ist.
  3. 3
    Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in folgenden Schritten hergestellt wird:a) Auflösen der löslichen Bestandteile und Dispergieren der unlöslichen Bestandteile, so daß das gewünschte mol-Verhältnis der Elemente im Katalysator erreicht wird, b) Abtrennung des Lösungsmittels von der Lösung, c) Trocknen des nassen Katalysators vorzugsweise bei 110 - 150°C und besonders bevorzugt bei 130°C, über eine Zeit von 10 bis 24 Stunden, vorzugsweise an Luft oder Sauerstoff, d) Zerkleinerung des erhaltenen trockenen Feststoffs aus Schritt c) zu einem Pulver, vorzugsweise mit einer Korngröße im Bereich von 400 bis 800 µm, e) Kalzinieren des in Schritt d) erhaltenen Pulvers in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 600°C, vorzugsweise bei 500°C, für eine Zeit von 0,5 bis 5 h, f) Formung von Katalysatorpellets aus dem Pulver von Schritt e) durch Pressen und Einformung zu Kügelchen unter Zusatz von Feuchtigkeit, oberflächenaktiven Stoffen und Plastifizierern oder durch Extrusion unter Zugabe eines Bindemittels, g) Kalzinieren der gebildeten Pellets, vorzugsweise an Luft oder Sauerstoff, bei einer Temperatur im Bereich von 600 bis 800°C, vorzugsweise bei 750°C, über eine Zeit von 10 bis 24 Stunden.
  4. 4
    Katalysator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kalzinierte Pulver aus Schritt e) vor der Formung zusätzlich bei einer Temperatur im Bereich von 620 - 850°C, vorzugsweise bei 750°C, über eine Dauer von 10 - 24 Stunden kalziniert wird.
  5. 5
    Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aufgebracht auf ein Trägermaterial in folgenden Schritten hergestellt wird:a) Auflösen der löslichen Bestandteile des Katalysators und Imprägnieren des Trägermaterials mit der Lösung, so daß das gewünschte mol-Verhältnis der Elemente im Katalysator erreicht wird, b) Abtrennung des Lösungsmittels von der Lösung, c) Trocknen des nassen Katalysators, vorzugsweise bei 110 - 150°C und besonders bevorzugt bei 130°C, über eine Zeit von 10 - 24 Stunden, vorzugsweise an Luft oder Sauerstoff, d) Kalzinieren des Katalysators aus Schritt c), vorzugsweise an Luft oder Sauerstoff bei einer Temperatur im Bereich von 250 - 600°C, vorzugsweise bei 500°C, über eine Zeit von 0,5 - 5 Stunden, e) weiteres Kalzinieren des Katalysators aus Schritt d), vorzugsweise an Luft oder Sauerstoff, bei einer Temperatur im Bereich von 620 - 850°C, vorzugsweise bei 750°C, für eine Dauer von 10 - 24 Stunden.
  6. 6
    Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der löslichen Komponenten, vorzugsweise die Halogen-Komponente (A), in separaten Schritten a) - d) auf das Trägermaterial aufgebracht wird, bevor der abschließende Kalzinierschritt e) ausgeführt wird.
  7. 7
    Katalysator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial eines oder eine Mischung der Verbindungen aus der Gruppe Kieselerde, Tonerde, Siliziumkarbid und Siliziumnitrid und/oder vorzugsweise aus den Elementen der X- und Y-Komponente, die mit Kieselerde, Tonerde oder Siliziumkarbid als Bindemittel vermischt wird, benutzt wird.
  8. 8
    Katalysator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Komponente des Katalysators 10 bis 90 Gew.-% des Katalysators ausmacht (Rest Trägermaterial).
  9. 9
    Katalysator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Komponente des Katalysators 10 - 90 Gew.-% des Katalysators ausmacht (Rest Bindemittel).
  10. 10
    Katalysator nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß Y wenigstens eines der Metalle aus der Gruppe Cer, Lanthan, Neodym, Dysprosium, Zinn, Praseodym, Antimon und Blei ist.
  11. 11
    Katalysator nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß Z wenigstens eines der Metalle aus der Gruppe Lithium, Natrium und Kalium ist.
  12. 12
    Katalysator nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß A wenigstens ein Halogen aus der Gruppe Chlor, Brom und Jod ist.
  13. 13
    Verwendung eines Katalysators nach Anspruch 1 in einem Verfahren zum oxidativen Dehydrieren/Cracken von paraffinischen Kohlenwasserstoffen, die zwei bis fünf Kohlenstoffatome (C 2 - C 5 ) enthalten, zu Olefinen durch Kontaktieren der Kohlenwasserstoffe mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas und einem Verdünnungsmittel, insbesondere Wasserdampf, in einer Reaktionszone über dem Katalysator mit der Maßgabe, daß die Temperatur im Bereich von 400 bis 700°C, der Druck im Bereich von 1 bis 5 bar, die gewichtsbezogene Raumgeschwindigkeit (WHSV) der paraffinischen Kohlenwasserstoffe im Bereich von 0,1 bis 20 h -1 , das mol-Verhältnis von Sauerstoff zu den Kohlenwasserstoffen im Bereich von 0,01 bis 5 und das mol-Verhältnis des Verdünnungsmittels zu den Kohlenwasserstoffen im Bereich von 0,1 bis 5 gehalten werden.
  14. 14
    Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Bereich von 500 bis 600°C, insbesondere im Bereich von 540 bis 590°C, gehalten wird.
  15. 15
    Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die WHSV im Bereich von 5 bis 7 h -1 gehalten wird.
  16. 16
    Verwendung nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Bereich von 1 bis 2 bar gehalten wird.
  17. 17
    Verwendung nach einem der Ansprüche 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoff enthaltende Gas reiner Sauerstoff ist.
  18. 18
    Verwendung nach einem der Ansprüche 13 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoff enthaltende Gas in wenigstens zwei Schritten zugegeben wird.
  19. 19
    Verwendung nach einem der Ansprüche 13 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß die paraffinischen Kohlenwasserstoffe LPG (eine Mischung von Propan, n-Butan und Isobutan) sind.
  20. 20
    Verwendung nach einem der Ansprüche 13 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich organische Halogenide in der Reaktionszone anwesend sind.
  21. 21
    Verwendung nach einem der Ansprüche 13 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Stickstoff in der Reaktionszone anwesend ist.
  22. 22
    Verwendung nach einem der Ansprüche 13 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß das mol-Verhältnis von Wasserdampf zu den Kohlenwasserstoffen im Bereich von 0,1 bis 4 gehalten wird.
  23. 23
    Verwendung nach einem der Ansprüche 13 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß das mol-Verhältnis von Sauerstoff zu den Kohlenwasserstoffen im Bereich von 0,01 bis 1,0 gehalten wird.
  24. 24
    Verwendung nach einem der Ansprüche 13 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß das mol-Verhältnis der Halogene (Cl, Br oder J) zu den Kohlenwasserstoffen im Bereich von 0 bis 0,01 gehalten wird.
Independent claims24