DE1265740B - Dehydrierung von Alkylbenzolen - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
C 07c
BOIj
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
D32042IVb/12o
3. Dezember 1959
11. April 1968
3. Dezember 1959
11. April 1968
Die Erfindung betrifft die Dehydrierung von Alkylbenzolen.
Die Verwendung von sogenannten sich selbst reaktivierenden Katalysatoren für die Dehydrierung
von Alkylbenzolen ist verschiedentlich bekannt. Diese bekannten Katalysatoren enthalten größere Mengen
von Fe2O3, ZnO oder MgO und kleinere Mengen
Chrom- und/oder Kupfersalz und in allen Fällen eine basische Verbindung in Form von K2O oder K2CO3.
Es ist auch schon bekannt, Vanadiumsalz in Verbindung mit aktivierter Tonerde oder anderem sauren
Material für die Dehydrierung zu verwenden.
Es wurde bisher nicht der Versuch gemacht, diese zwei Katalysatortypen zu einem einzigen Katalysator
zu kombinieren, bedingt durch den Effekt, den die sauren Komponenten auf das K2O oder K2CO3
ausüben könnten (siehe Ind. & Eng. Chem. 42, S. 298 bis 300, 1950).
Erfindungsgemäß wird die Verwendung eines Katalysators, bestehend aus einem größeren Anteil Eisenoxyd,
Zinkoxyd und/oder Magnesiumoxyd, einem kleinen Anteil von Alkalicarbonat und/oder -oxyd,
einer kleinen Menge eines Alkalichromates und/oder -dichromates und einer kleinen Menge Vanadium,
nämlich weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Katalysatorgesamtgewicht für die Dehydrierung
von Alkylbenzolen, vorgeschlagen.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß eine Vanadiumoxydquelle, wie Vanadiumoxyd selbst, Vanadium-Sulfat,
-Oxysulfat, -Sulfid oder Vanadat, in Mengen bis zu 2,5 Gewichtsprozent (elementares Vanadium,
bezogen auf den Gesamtkatalysator) nicht nur zum Katalysator ohne Zerstörung von dessen selbstreaktivierenden
Eigenschaften und der katalysierenden Wirkung bei der Dehydrierung von Äthylbenzol
zugesetzt werden kann, sondern überdies gegenüber vanadiumfreien Katalysatoren eine überlegene Wirkung
erbringt. Die genannten vanadiumhaltigen Zusätze sind nicht giftig für basische, selbstreaktivierende
Katalysatoren, enthalten sie doch kein schädliches Anion, wie Bromid, Oxybromid, Chlorid, Oxychlorid,
Silicid und auch keine freie Säure, z. B. eine Vanadiumsäure, welche dazu geeignet ist, ein Kaliumsalz mit
dem Alkalimetallcarbonat oder dem Alkalioxyd zu bilden.
Bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Vorschlags ist die Herstellung von Styrol
durch Dehydrieren von Äthylbenzol.
Bevorzugt enthält der Katalysator etwa 50 bis etwa 90 Gewichtsprozent von dem Fe2O3, ZnO und/oder
MgO, etwa 5 bis etwa 10 Gewichtsprozent von dem Alkalicarbonat und/oder -oxyd, etwa 5 bis etwa
Dehydrierung von Alkylbenzolen
Anmelder:
The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)
Midland, Mich. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. F. Weickmann
und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,
8000 München 27, Möhlstr. 22
Als Erfinder benannt:
Frederick John Soderquist, Essexville, Mich.;
Ludo Karl Frevel, Midland, Mich.;
Harold Darwin Boyce,
Coleman, Mich. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1958
(782063)
(782063)
10 Gewichtsprozent von dem Alkalichromat und/oder -dichromat. Der Katalysator kann des weiteren
geringe Mengen an Cu2O und/oder Graphit enthalten, vorzugsweise in einer Menge von etwa 5 bis etwa
10 Gewichtsprozent. Wenn gewünscht, kann der Katalysator auch geringe Mengen eines feuerbeständigen
Bindemittels und eine Zellulose hohen Molekulargewichts enthalten, und zwar vorzugsweise in je einer
Menge von etwa 3 bis etwa 5 Gewichtsprozent. Es wird gut sein, eine Methylzellulose zu verwenden,
welche in einer 2°/0igen Wasserlösung eine Viskosität von etwa 2000 bis 3000 cP besitzt.
Der erfindungsgemäße Katalysator kann dadurch hergestellt werden, daß man Fe2O3, ZnO und/oder
MgO, Alkalimetallcarbonat und/oder -oxyd, Alkalimetallchromat und/oder -dichromat und eine Vanadiumverbindung
miteinander vermischt. Gegebenenfalls werden die zusätzlichen Bestandteile mit eingemischt.
Die Mischung wird sodann durch Zusatz einer entsprechenden Menge von Wasser in eine
strangverpreßbare Paste übergeführt. Die Paste wird zum Strang gepreßt, in Abschnitte zerschnitten,
getrocknet und gebrannt oder geröstet. Das Brennen wird bei einer Temperatur von etwa 110 bis 150°C
16 bis 20 Stunden lang durchgeführt.
809 538/54S
Der Katalysator wird vor seiner Verwendung durch Temperatur werden so gehalten, daß eine Überführung
Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 200 bis etwa von etwa 20 bis 50 0J0, zweckmäßig 40 0J0, stattfindet.
650° C in einem Dampf strom mehrere Stunden lang Eine solche Überführung wird häufig bei einem
aktiviert. Bevorzugt erhitzt man zunächst auf 400 °C und Temperaturbereich zwischen etwa 550 und etwa 675 ° C
daran anschließend etwa 4 Stunden lang auf etwa 650 0C. 5 vorgenommen, und zwar bei einer Durchsatz-
Die Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol wird geschwindigkeit von 0,5 g Äthylbenzol pro Milliliter
dadurch vorgenommen, daß man ein Gemisch von Katalysator in der Stunde. Es wurden Proben durch
Äthylbenzol und Dampf, zweckmäßig etwa 2 Gewichts- Dampfphasenchromatographie analysiert. Nicht konteile
Dampf pro Teil Äthylbenzol, über den Kataly- densierbare Gase wurden massenspektrographisch
sator leitet. Die Strömungsgeschwindigkeit und die io analysiert.
Fe2O3
29,7 Gewichtsprozent
ZnO 29,7 Gewichtsprozent
Cu2O 8,9 Gewichtsprozent
Na2Cr2O7 8,9 Gewichtsprozent
K2CO3 8,9 Gewichtsprozent
Lumnit-Bindemittel1) 3,9 Gewichtsprozent
Graphit 5,1 Gewichtsprozent
Methocel2) 4,0 Gewichtsprozent
V2O5 0,9 Gewichtsprozent
100,0 Gewichtsprozent
*) Mischung verschiedener anorganischer Oxyde, überwiegend Al2O81TiO2,
CaO, SiO2, Eisenoxyde. Hergestellt von Atlas Lumnite Co., Chicago 111.
a) Cellulosedimethylätherprodukt wasserlöslich, hergestellt von
Dow Chemical Company.
Die Mischung wurde in einer einfachen Misch- Proben der nicht kondensierbaren Gase entnommen
vorrichtung 20 Minuten lang durchgemischt, bis eine und analysiert. Die Tafel 1 läßt die einzelnen Daten
innige Dispersion der Ingredienzien erhalten war. 35 der Dehydrierung des Äthylbenzols über dem erfin-Während
weiterer 15 bis 20 Minuten wurden 140 g dungsgemäßen Katalysator erkennen. Jede Horizontaldestilliertes
Wasser zugesetzt, bis ein zur Strang- reihe entspricht etwa 300 bis 400 Stunden kontinuierverpressung
geeigneter Schlamm oder Paste erhalten licher Betriebsweise, während welcher Zeit sechs bis
war. Das angefeuchtete Material wurde sodann in eine acht Proben entnommen und analysiert wurden. Die
Pelletisiervorrichtung verbracht und so schnell als 40 angegebenen Werte sind Durchschnittswerte dieser
möglich durch einen 4,7 mm rotierenden Stempel Bestimmungen. Die Gasbildung wurde unter Verwenstranggepreßt
und in Abschnitte von 4,7 mm Durch- dung eines bei Zimmertemperatur und Normaldruck
messer zerschnitten. Die Abschnitte wurden in einem arbeitenden Wasserverdrängungsmessers ermittelt.
Eimer gesammelt und 16 bis 20 Stunden bei Zimmer- Dampfphasenchromatographie wurde für die Analyse
temperatur getrocknet. Daraufhin wurden sie in einen 45 der flüssigen Produkte angewendet. Die Gasprodukte
Ofen verbracht und 16 bis 20 Stunden lang bei 110 wurden massenspektrographisch analysiert. Die Umbis
150°C getrocknet. wandlungs- und Ausbeutewerte wurden durch eine
Nach dem Trocknen wurden 70 ml der Proben in Gesamtkohlenwasserstoffbilanz unter Berücksichtigung
eine vertikal stehende, elektrisch erhitzte Reaktions- der flüssigen und der Gasphase bestimmt,
röhre gebracht, welche mit einer geeigneten Zu- 50 Die Versuchsreihe 1 wurde unter Verwendung eines
führungs-, Verdampfungs- und Rückgewinnungsein- bekannten, sich selbst reaktivierenden Katalysators
richtung ausgerüstet ist. Die Katalysatortemperatur ohne Vanadiumgehalt durchgeführt. Die übrigen
wurde unmittelbar auf 2000C erhöht und 2 Stunden Versuchsreihen wurden durchgeführt mit Vanadium
lang auf dieser Höhe gehalten, daraufhin rasch auf enthaltenden Katalysatoren. Die Mengen und die Art
3000C erhöht und wiederum 2 Stunden auf dieser 55 der Vanadiumverbindungen sind in der Tafel anTemperatur
gehalten. Der Dampfstrom wurde ange- gegeben.
stellt (61,2 g/Std.). Die Temperatur wurde auf 400° C Zunächst wurde die Temperatur bei konstantem
erhöht, 2 Stunden auf dieser Höhe gehalten, um Durchsatz so eingestellt, daß sich eine annähernd
sodann auf 600°C erhöht zu werden. Nachdem die 41°/0ige Umwandlung ergab. Anschließend wurde die
Temperatur 2 Stunden auf 600 0C gehalten war, wird 60 Temperatur nur noch so weit geändert, daß die
sie rasch auf 65O0C erhöht. Erst dann beginnt die Umwandlung konstant blieb. Die Überlegenheit des
Zuführung von Äthylbenzol (31,0 g/Std.). Sodann Vanadium enthaltenden Katalysators ist erkennbar
wird die Temperatur in der Weise eingestellt, daß etwa nicht nur in der höheren Ausbeute, sondern auch in
41% Styrol als Rohprodukt gewonnen werden. Das den geringeren Mengen von produzierten Abgasen.
Verfahren wurde vom Zeitpunkt des Beginns des 65 Die Abgase ergeben direkt das Ausmaß des ther-
Kohlenwasserstoffflusses 458 Stunden lang fortgesetzt. mischen Abbaus oder, anders ausgedrückt, der
Während dieser Zeit wurden acht Proben des Produktes Sekundärreaktion, die das Material bei konstanter
vollkommen analysiert. Außerdem wurden zwei Styrolumwandlung erleidet.
Tafel I
Sich selbst reaktivierender Styrol-Katalysator
Sich selbst reaktivierender Styrol-Katalysator
Fe2O3 | ZnO | Cu2O | Na2Cr2O7 | Katalysator-Zusammensetzung — Gewichtsprozent | Lumnit- Binde- mittel |
Graphit | Methocel | VOSO4 2H2O |
V2O5 | NH^VO3 | als V | Tempe ratur 0C |
|
Reihe Nr. |
30,0 | 30,0 | 9,0 | 9,0 | K2CO3 | 3,9 | 5,1 | 4,0 | 0,0 | 615 | |||
1 | 29,5 | 29,5 | 8,8 | 8,8 | 9,0 | 3,8 | 5,0 | 3,9 | 1,9 | 0,5 | 615 | ||
2 | 28,9 | 28,9 | 8,7 | 8,7 | 8,8 | 3,7 | 4,9 | 3,8 | 3,7 | 1,0 | 605 | ||
3 | 29,7 | 29,7 | 8,9 | 8,9 | 8,7 | 3,9 | 5,0 | 4,0 | 1,0 | 0,25 | 615 | ||
4 | 29,7 | 29,7 | 8,9 | 8,9 | 8,9 | 3,9 | 5,1 | 4,0 | 0,9 | 0,5 | 605 | ||
5 | 29,7 | 29,7 | 8,9 | 8,9 | 8,9 | 3,9 | 5,0 | 3,9 | 1,1 | 0,5 | 620 | ||
6 | 29,3 | 29,3 | 8,8 | 8,8 | 8,9 | 3,8 | 5,0 | 3,9 | 2,3 | 1,0 | 620 | ||
7 | Q Q O, O |
||||||||||||
Tafel I (Fortsetzung)
Reihe Nr. |
als V | Menge der Zuführung g/Std. |
H3O | % Styrol | Umwandlung in Styrol+ |
Ausbeute an Styrol |
Gaserz m3/kg |
eugung m3/kg |
A.B.* | 65,9 | % | °/o | Ä. B. zugeführt | Styrol erzeugt | |||
1 | 0,0 | 32,9 | 61,9 | 41,0 | 40,96 | 90,58 | 154 | 375 |
2 | 0,5 | 31,6 | 61,4 | 40,8 | 40,98 | 94,19 | •122 | 296 |
3 | 1,0 | 32,4 | 62,4 | 40,7 | 40,86 | 93,12 | 125 | 306 |
4 | 0,25 | 32,2 | 61,2 | 41,3 | 41,42 | 92,60 | 136 | 325 |
5 | 0,5 | 31,0 | 63,7 | 40,8 | 26,91 | 93,25 | 129 | 313 |
6 | 0,5 | 32,3 | 61,8 | 40,0 | 40,13 | 92,44 | 130 | 322 |
7 | 1,0 | 32,5 | 40,6 | 40,78 | 93,36 | 125 | 305 |
+) Berechnet nach Abgasmengenmessung und Analyse des Abgases.
*) Ä. B. = Äthylbenzol.
*) Ä. B. = Äthylbenzol.
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde mit Katalysatoren gemäß Tafel II wiederholt. Die erhaltenen Werte
sind in der nachfolgenden Tafel II registriert.
Tafel II
Fe2O3 | ZnO | Cu2O | Sich | selbst reaktivierender Styrol-Katalysator | Lumnit- Binde- mittel |
Gra phit |
Methocel | Gewichtsprozent | Cr2O3 | VOSO1 -2H2O |
V2O5 | als V | Tannin | |
87,90 | Katalysator-Zusammensetzung —■ | MgO | 5,00 | 0,0 | 0,10 | |||||||||
Reihe Nr. |
87,10 | Na2Cr2O7 | K2CO3 | 4,95 | 0,90 | 0,50 | 0,10 | |||||||
1 | 7,00 | 5,00 | 0,0 | ' 0,10 | ||||||||||
2 | 6,95 | 87,90 | 4,95 | 0,90 | 0,50 | 0,10 | ||||||||
3 | 87,90 | 7,00 | 87,10 | 5,00 | 0,0 | 0,10 | ||||||||
4 | 86,18 | 6,95 | 4,90 | 1,96 | 0,50 | 0,10 | ||||||||
5 | 27,30 | 27,30 | 8,20 | 7,00 | 3,60 | 4,60 | 3,60 | 9,00 | 5,00 | |||||
6 | 28,80 | 28,80 | 8,90 | 8,86 | 3,90 | 5,10 | 4,00 | 2,70 | 1,50 | |||||
7 | 28,50 | 28,50 | 8,50 | 8,20 | 8,20 | 3,90 | 5,10 | 4,00 | 4,50 | 2,50 | ||||
8 | 8,90 | 8,90 | ||||||||||||
9 | 8,50 | 8,50 | ||||||||||||
Tafel II (Fortsetzung)
Reihe Nr. |
als V | 0C | Ausmaß der Zuführung g/Std. |
H2O | % Styrol | Umwandlung in Styrol |
Ausbeute an Styrol |
Gaserz m3/kg |
eugung m3/kg |
A.B. | 64,1 | % | % | Ä. B. zugeführt | Styrol erzeugt | ||||
1 | 0,0 | 655 | 33,1 | 62,5 | 40,0 | 40,00 | 88,05 | 141 | 352 |
2 | 0,5 | 650 | 32,4 | 61,8 | 40,0 | 40,06 | 90,25 | 130 | 325 |
3 | 0,0 | 625 | 31,9 | 62,2 | 40,3 | 40,05 | 90,00 | 181 | 453 |
4 | 0,5 | 625 | 33,0 | 61,9 | 40,1 | 39,94 | 90,65 | 166 | 415 |
5 | 0,0 | 600 | 32,1 | 58,7 | 40,1 | 39,75 | 85,21 | 186 | 462 |
6 | 0,5 | 625 | 31,2 | 61,1 | 40,1 | 39,83 | 89,69 | 181 | 454 |
7 | 5,0 | 650 | 32,15 | 62,5 | 38,9 | 38,31 | 85,44 | 218 | 569 |
8 | 1,5 | 610 | 32,2 | 60,7 | 40,1 | 40,29 | 93,22 | 133 | 331 |
9 | 2,5 | 615 | 32,5 | 40,5 | 40,62 | 91,67 | 138 | 341 |
Die mit den Katalysatoren des Beispiels 1 und 2 erhaltenen Resultate sind in der Zeichnung wiedergegeben.
In der nachfolgenden Zeichnung ist auf der Abszisse der Vanadiumgehalt aufgetragen und auf
der Ordinate für die untere Kurve die Ausbeute und für die obere Kurve die Gasbildung. Die Ordinatenwerte
für die untere Kurve sind in Prozent gerechnet, die Ordinatenkurve in Kubikmeter/Kilogramm Styrol.
Tafel ΠΙ
% Vanadium | °/o Ausbeute | Gaserzeugung |
im Katalysator | an Styrol | ms/kg Styrol |
0,00 | 90,58 | 375 |
0,25 | 92,60 | 325 |
0,50 | 93,59 | 305 |
1,00 | 93,24 | 306 |
1,50 | 93,22 | 331 |
2,50 | 91,67 | 341 |
5,00 | 85,44 | 560 |
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung eines Katalysators, bestehend aus einem größeren Anteil Eisenoxyd, Zinkoxyd und/ oder Magnesiumoxyd, einem kleinen Anteil von Alkalicarbonat und/oder -oxyd, einer kleinen Menge eines Alkalichromates und/oder -dichromates und einer kleinen Menge Vanadium, nämlich weniger als 2,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Katalysatorgesamtgewicht für die Dehydrierung von Alkylbenzolen.In Betracht gezogene Druckschriften:
Ohlinger, Polystyrol, 1.Teil, Berlin
S. 21, 24.1955,Hierzu 1 Blatt Zeichnungen809 538/548 4.68 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US782063A US3084125A (en) | 1958-12-22 | 1958-12-22 | Method of dehydrogenating ethylbenzene to styrene and a catalyst therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1265740B true DE1265740B (de) | 1968-04-11 |
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ID=25124835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DED32042A Pending DE1265740B (de) | 1958-12-22 | 1959-12-03 | Dehydrierung von Alkylbenzolen |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US3084125A (de) |
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GB (1) | GB892779A (de) |
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