DE1417732A1 - Katalysator und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Katalysator und Verfahren zu dessen Herstellung

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DE1417732A1
DE1417732A1 DE19611417732 DE1417732A DE1417732A1 DE 1417732 A1 DE1417732 A1 DE 1417732A1 DE 19611417732 DE19611417732 DE 19611417732 DE 1417732 A DE1417732 A DE 1417732A DE 1417732 A1 DE1417732 A1 DE 1417732A1
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Description

Katalysator und Verfahren zu dessen Herstellung.
Die voiliegende Erfindung betrifft satoren, die "besonders far die oxidative Umwandlung (mit Wasserdampf, Kohlendioxyd, Sauerstoff) von !Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Erdgas, flüssiges Petroleumgas und Petroleumfraktio-aen verschiedener Dickte, geeignet sind, um Mischungen herzustellen, die Kohlenraonoxyd und Wasserstoff enthalten, die für thermische und chemische Verwendungszwecke geeignet sind.
Die erfindungsgemässen Katalysatoren sind insbesondere durch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen die durch Überhitzen in Anwesenheit von Sauerstoff oder oxydierenden Atmosphären verursachte Inaktivierung gekennzeichnet.
14/1025
Die, erfindun.^sgeuässeii Katalysatoren, sind,, sowohl bei höhoren Temperaturen als dies bisher möglich war als auch in Anwesenheit,von freiem Sauerstoff wirksam und vertragen deshalb auch höhere Sohwefelkonzentrationen und höhere O/lI-Verhältnisae als die bisher bekannten Katalyr satoren* . . .· - ·.■-- . ;
Die ob-n erwähnte katalytische oxidative umwandlung, yon. Kohlenwasserstoffen umfasst die.Behandlung von . Kohlenwasserstoffen in .Beimischung, mit fas.:erdaaijji,.. Kohlendioxyd und Sauerstoff (ituft) über Katalysatoren, die dazu geeignet sind, flealcticnaen.· der- £ Ql0^ aden. Art. zu-fördern χ ·
CnHm + oallpO = nOo 4 HH-n Hp
OnHm + 18O2 * nOo
GnHm + CO2 ' * 2nÖ0
Die normalerweise für.diese.Verfahren.verwendeten Katalysatoren enthalten ITiekel und gegebenenfalls andere reaktionsfördernde Metalle (Promotoren) auf hitaebeständigen Oxyden, wie a«B. fonerde, Magnesia, Zirkonerde,.
Magnesiumsilicate, Al-aminiumsilicate oder Zirkoniumsilicate.
Die Ve rwendung von Nickelkatalysatoren ersao^licht . . eine hohe Umwandlungsgeschwindigkeit·bei relativ niedrigen Temperaturen und vermindert -■bei sonst gleichen Bedingungen - die Bildung von Kohlenstoff und das Auftreten von Nebenreaktionen beim Kracken* - —
9098U/102 5- ßAD Of?IG»NAL
H17732
Die "bei der Herstellung von Katalysatoren für Verfahren zur Um-.andlung von flüssigem Petroleumgas geeigneten Träger bestehen im allgemeinen aus hitzebeständigen Oxyden, wie AlpO,., MgO, 2IrO2» Aluminium-, Magnesium-oder Zirkoniumsilikat^ii oder ^eiaisollten öilikaten. Dis bir.ih.r bekannten Nickel enthaltenden Katalysatoren wurden hergestellt, indem einer solchen Trägersubstanz ein Nickelsalz als aktive katalytische Komponente und Salze anderer Metalle, wie z.B. Bisen, Kupfer, Chrom " oder Molybdän als Promotoren zugegeben wurden, wobei die zuletzt genannten Komponenten durch Imprägnierung oder durch mechanisches Vermischen zugegeben wurden«
Der Katalysator v>ird vervollständigt» indem er zuerst einer Kalzini.rung unterzogen und dann mit Wasserstoff oder reduzierenden Gasen b handelt wird, um die Metalle in reduzierter Form zu erhalten.
In manchen Fällen wird die Reduktion in der ersten Verfahrensstufe mit Hilfe der bei der Reaktion von Kohlenwasserstoffen mit oxydierenden G-asen gebildeten reduzierenden Jase durchgeführt.
Die bekannton Katalysatoren sind sehr wirksam und sowohl ge^en plötzliche wärmezufuhr als auch geöen mechanische Beanspruchung widerstandsfähig, sie sind jedoch oft einer progressiven und manchmal sehr raschen Inaktivierung unterworfen, welche oft irrtümlicherweise der Anwesenheit von Schwefel zugeschrieben wird«
903BU/ 10 25
Erfindungs^eaäss wurde min festgestellt, dass keine wesentliche und rasche Inaktivierung stattfindet, wenn die Katalysatoren in einem reduzierenden oder neutralen Medium und "bei niedriger Temperatur verwendet werden, dass jedoch andererseits die Inaktivierung sehr schnell stattfindet, wenn die geeebene Temperaturhöhe überschritten und der Katalysator in Anwesenheit von freiem Sauerstoff verwendet wird.
Es ist ersichtlich, dass die Inaktivierung mit der Bildung von Verbindungen oder festen Lösungen zwischen Nickeloxyden und den Trägerkomponenten in Zusammenhang steht»
Die Anwesenheit von freiem Sauerstoff und die hohen Temperaturen sind beides wichtige Faktoren bei der Inaktivierung} die Anwesenheit von freiem Sauerstoff deshalb, da daa Hickeloxyd und die Oxyde der anderen aktiven Metalle sich mit dem hitzebeständigen Oxyd und den Silikaten verbinden, und die hohen Temperaturen, da die Beweglichkeit der Kristallgitter noch gering ist und die Reaktionen in fester Phase bei stark verminderter Geschwindigkeit stattfinden, wenn die Temperatur unt;r einer beatimmten Grenze (800 - 900° G) gehalten wird. Wenn im Gegensatz hiersu in den cyclischen Verfahren bei der Umwandlung oder während des Erhitaens freier Sauerstoff (Luft) in Mischung mit iVasoerdfuripf (oder iCohlendioxyd) vorhanden ist und die Temperatur 800 - 900° C tibersteigt, so tritt sehr leicht eine Inaktivierung des
NickelB ein. '9038UV 1025
BADORlQiNAt
Andererseits kann die Verwendung von freiem Sauerstoff und dessen Berührung mit dein Katalysator bei hohen Temperaturen im Falle eines kontinuierlichen oder cyclischen Verfahrens ohne äusseres Erhitzen nicht vermieden werden. Ausserdem kann die Verwendung von freiem Sauerstoff in Berührung mit dem Katalysator und in Mischung mit Wasserdampf (oder Kohlendioxyd) auch bei kontinuierlichen Verfahren mit äusaerem Erhitzen erforderlich sein, wenn eine katalytisch« Umwandlung der Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoff-Mischungen mit einem höhen 0/H-Verhaitnis oder einem hohen Schwefelgehalt erwünscht ist.
Die Verwendung von freiem Sauerstoff kann insbesondere dann erforderlich sein* wenn mit Kohlenwasserstoffen der Formel GnHm, wobei η grosser als 2 ist, gearbeitet wird* oder wenn der Sehwefelgehalt grosser als 0,3 ist, um die Verunreinigung oder die Inaktivierung des Katalysators durch Kohlenstoff- oder Schwefelablagerungen zu vermeiden oder zu vermindern.
Je höher die Temperatur ist um so wirksamer ist aach die schützende oder regenerierende Wirkung des freien Sauerstoffs.
Bin Ziel der vorliegenden Erfinduno ist es, neue Verfahren für die Herstellung von Katalysatoren zu schaffen, die für die oxydierende umwandlung von Kohlenwasserstoffen ▼erwendet werden können, und die in Anwesenheit von freien Sauerstoff auf hohe Temperaturen (über 900° 0) erhitat werden können» ohne inaktiviert xu werden« '
J -909814/1025 BAD
Die Erfindung "betrifft daher einen Katalysator, der aus einer Niekelkosrponente, wenigstens einer anderen Metallkomponente und einem hitzebeständigen Oxyd besteht, wobei die erwähnte andere Metallkomponente mit dem hitzebeständigen Oxyd gebunden ist.
ITm dies au erreichen, werden geeignete ausgewählte metallische Komponenten dem Träger in zumindest .angemessenen stöchiometrisehen MengenverhältnisBen und in Form von Salzen oder Oxyden zugegeben» Durch jfo^fefeag Behandlung bei hohen Temperaturen werden diese Metallkoraponenten anschliessend mit den Oxyden oder Silikaten, die den iCriger bilden, umgesetzt, um deren Kristallstruktur zu modifizieren und um die Pixierung des Hiekels oder der anderen aktiven reaktionsfordernden Mittel (Promotoren) zu blockieren» In einigen Fällen ist es zweckmässig, einen überschuss des sogenannten "blocking"-Metalles zu verwenden, und zwar insbesondere dann, werm dieses Metall ebenfalls als Promotor wirkt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ausserdem versohiedene Verfahren zur Herstellung solcher Katalysatoren, bei denen die Bindung durch Anwendung hoher üeai^eraturen erreicht wird.
Semäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht ein Verfahren eur Herstellung der Katalyaatoren darin, dass dem das !Trägermaterial bildenden bitsebeatändigen Oxyd, z.B. VgO, Al2O,, Cr2O5, ZrO2, Mg-Silikat, Al-Silikat oder Zr-Silikat, wenigstens eine andere Metallkomponente, beispielsweise ein iweiwertiges
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BA0ORIG>NAL
oder dreiwertiges Metalloxyd, wie z.B. CuO, MnO, FeO, Cr2O5 oder ITegO,, zugegeben wird. Es kann zweclcmässig sein, dem Katalysator ausserdem ein Metalloxyd aus einem höherwerti^en Metall, z.B. SiQ^ oder MnO2, einzuverleiben.
Uur die Bildung chemischer Vorbindungen durch Reaktion der anderen Metallkomponente mit dem Träger zu "bewirken, um das Gitter im Hinblick auf Nickel und den bei der Herstellung des umwandlungskatalysators verwendeten i Promotor zu inaktivieren, werden die Mischungen der Metallkomponente und des hitzebeständigen Oxyds auf Temperaturen zwischen voizugsweise 1200° und 1400 C erhitzt. Die Anwendung höherer Temperaturen ist in »anchen Fällen zweckmässi^« Die Erhitzungszeiten sollten so gewählt werden, dass sie die Bildung der Verbindungen ermöglichen, und die Menge der mit dem Trägermaterial umgesetzten Metallkomponente sollte ausreichend sein, um die Bindungskapazität des Trägers zu blockieren. Die auf diese „eise hergestellten Träger besitzen normalerweise die für das Kohlenwasserstoff-umwandlungsverfahren erforderliche Form und werden hierauf mit den Nickelkomponenten und anderen Promotor-Metallsalzen imprägniert und absohliessend calciniert oder gegebenenfalls mit "/asserstoff reduziert. .V'ährend des Erhitzens der hitzebeständigen Mischung auf hohe Temperaturen können gewisse Vorsichtsmaßnahmen erforderlich werden, um einen eventuellen Verlust der Porosität des Produktes zu ver-
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meiden, und um dessen anschliessende Imprägnierung mit den ausgewählten Metallsalzen au ermöglichen. Die erhaltenen Endprodukte sind dadurch gekennzeichnet» dass sie gegenüber den üblichen Nickelkatalysatoren eine eindeutig höhere Wirksamkeit und Widerstandsfähigkeit gegen chemische Beeinflussung und Wärme aufweisen, und zwar insbesondere dann, wenn sie bei Verfahren angewendet werden, bei denen die Verwendung von freiem Sauerstoff erforderlich ist.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung des Trägers durch gemeinschaftliche Ausfällung der verschiedenen Komponenten des Trägers in Form von Gelen, wobei von löslichen Salzen der entsprechenden Metalle ausgegangen wird, und die gemischten Gele dann auf Temperaturen zwischen 1200 und HOO0 0 erhitzt werden.
Die erfindungsgemässen Katalysatoren besitzen eine hohe thermische und chemische Widerstandsfihigkeit, da das aktive Element für eine Reaktion (Oxydation oder Reduktion) frei ist, wodurch es seine katalytischen Wirkungen selbst nach dem Erhitzen auf hohe Temperaturen und in Anwesenheit von freiem Sauerstoff ausüben kann*
Eine weitere Ausführungsform besieht sich auf ein anderes Herstellungsverfahren, bei dem die verschiedenen den Träger bildenden Oxyde oder Silikate mit den Oxyden des Elementes bew. der Elemente, die zur Blockierung
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BAD ORIGINAL
der reaktiven Eigenschaften der Trägörkomponenten "bestimmt sind, vermischt werden, worauf die so erhaltene Mischung bei den erforderlichen !Temperaturen so lange erhitzt wird, bis die gewünschten Reaktionen ohne einen übemnässigen Porositätsverlust erhalten werden, und dann der geeignet geformte Träger mit Ificlcel und -beliebigen Metall promotoren imprägniert wird.
Brfindungsgeüiäss kann das Verfahren auch durehgeführt werden, indem Hiekel oder dessen Oxyde mit den Oxyden des Trägers und des Biockierungselementes vermischt werden und die so erhaltene Mischung hierauf erhitzt wird.
Auf diese Weise wird das Imprägnieren und die
ansehliesäende Ealzini^rung des Katalysator3 vermieden·
Zur Auswertung der Wirksamkeit der beschriebenen Produkte wurden die Katalysatoren in der oxydierten Form in Laboratoriumsofen leichten Reduktionen (mit Wasserstoff) und hierauf starken und längeren Oxydationen mit Luft und anschliessenden weiteren Reduktionen mit Wasserstoff unteEworfen.
Die Reaktivität des Nickels wurde durch die während der Reduktion gebildete Wassermenge bestimmt»
Während die Üblichen Katalysatoren» die für eine Inaktivierung sehr empfänglich sind, wenn sie nach einer Oxydation unter scharfen Bedingungen einer Reduktion unterworfen w«rdenf nicht die gleiche Menge Wasser bilden wie
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der anfänglichen Reduktion, führen die erfindungsgemäss hergestellten Katalysatoren selbst nach wiederholter und starker Oxydationsbehandlung immer zu den gleichen Ergebnissen,
Erfindungcgeiaäs.. wurde nun festgestellt, dass die Katalysatoren, die ihre Wirksamkeit im Hinblick auf Waasorstoff nach der Oxydationsbehandlung beibehalten, auch widerstandsfähig sind, wenn sie in kleineren oder grossen Produktionsanlagen, bei denen ein Inberührungbringen mit Bauerstoff bei hohen Temperaturen erforderlich ist, für die umwandlung von Kohlenwasserstoffen, wie z.B. Erdgasen, flüssigem Petroleumgas und Petroleumfraktionen verschiedener Dichte, verwendet werden.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern weiterhin die vorliegende Erfindungt
Beispiel 1
Oxy-ßeduktionsversuche.
Katalysator A wurde nach dem üblichen Verfahren durch Imprägnieren eines Magnesiumoxydträgers mit einer ffickelnitratlösung hergestellt und hi rauf bei niedriger !Temperatur (400 - 550° 0) kalziniert, um die Nitrate zu zersetzen. Das erhaltene Produkt enthielt 5 J° Hi.
Katalysator B wurde nach einem der erfindungsgemässen Verfahren hergestellt, indem dem aus Magnesiumoxyd bestehen-
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BAD ORIGINAL -
den Trä_:er 5 "bis 15 Blockier ung sal ζ, Ohromoxyd GrO, in Pulverform» zugegeben wurden, am in dem fertigen Katalysator einen Anteil des entsprechenden Oxyds von 10 - 30 $ zu erhalten, wodurch die Bindungskapazität des Trägers zerstört werden soll. Die Mischung wurde hierauf homogenisiert, zu Kügelchen ve r formt und während 24 Stunden "bei einer Temperatur von 1200 - 1400° 0 getrocknet und gebacken, um die Reaktionen zwischen den Trägern und dem Blockierungsalz zu eroioglichen. Das Material wurde "
dann mit einer mit Niekelealz -gesättigten, wässrigen Lösung (Nitrat oder Eormiat) imprägniert. Nach der Zersetzung des Salzes bei niedriger Temperatur,, etwa 500 C mit dem Nitrat, enthielt das Endprodukt 5 /■> JJi.
Beide Katalysatoren wurden Versuchen mit einer abwechselnden Oxydation und Reduktion untersogen, um indirekt den aktiven Nickelgehalt (oder die Nickeläquivalente) zu bestimmen, d.h. den Prozentsatz des Nickels, der "aktiv" oder frei ist, um in einer Reduktion vom Typ NiO+Hg —^ H2O + Ni eine Reaktion einzugehen. Dieser Prozentsatz wird durch die Menge Wasser bestimmt, die bei dem Durchleiten von Wasserstoff über den Katalysator vor und nach der Oxydation mit Luft (bei 1000° 0 während 20 Stunden) erzeugt wird.
Bei der Feststellung der Oxy-Reduktionswerte wurde eine 20 g Probe mit einer Korngröcse von 2x2 mm verwendet, die 20 Stunden bei einer Temperatur von 1000°
S 0 G 3 U / 1 (J 2 5
mit Luft "bei einer Fliessgeschwindigkeit von 25 1/Std· oxydiert und ansehliessend 4 Stunden bei einer Temperatur von 800° C in Wasserstoff mit einer Fliessgeschwindigkeit von 10 1/Std. reduEiert wurde.
Tabelle I
Katalysator A Katalysator B Reduktion mit Hg
Prozentualer Anteil an aktiven Ni-Äquivalenten (+)
frische Probe 6,5 10,6
oxydierende Probe nach 20 Stunden bei 1000° 0 3,0 9,5
+)Der Wert umfasst die anderen freien reduzier-
baren Elemente, die - Niekeläquivalenten ausgedrückt
werden,und den Wert des Blindversuches, der in dem leeren Reaictionsgefäss durchgeführt wurde (etwa 1 ^).
Wie aus den in der obigen Tabelle angegebenen Werten ersichtlich ist, eeigt sich bei dem Katalysator A nach der Oxydation bei 1000° 0 eine Inaktivierung des aktiven Elementes, das sich mit dem Träger umgesetzt und deshalb 50 seiner Reaktivität im Hinblick auf Wasserstoff verloren hat; demgegenüber zeigt der Katalysator B selbst nach wiederholten
814/1025 BAD ORIGINAL
Oxydationen bei 1000° G noch etwa die gleiche Menge an Hickeläquivalenten, was bedeutet, dass, das aktive Element
für eine Oxydation und Reduktion noch vollkommen frei
oder Bindung
ist, ohne dass irgendeine Vernetzung/mit dem Träger eintritt.
Beispiel 2
Katalysator B1 wurde hergestellt, indem Magnesiumoxyd als Träger mit dem fein zerteilten Bisenoxyd als Biockierungemitte1 in einer solchen Menge vermischt wurde, dass der Gehalt in dem Endprodukt 10 - 30 betrug. Die Mischung wurde hierauf homogenisiert, zu kleinen Zylindern verformt und bei hoher Temperatur, 1200 - 1400° G, während 72 Stunden gebacken, wobei der Träger mit dem Blockierungselement eine Reaktion einging.
Der auf diese Weise hergestellte Träger wurde mit einer mit Nickelsalz gesättigten wässrigen Lösung (Hfitrat oder iOrmiat) imprägniert und bei niedriger Temperatur (im falle von Hitrat 500° C) kalziniert; die Endprodukte enthielten 5 0A Hi*
Dieser Katalysator wurde, was die Oxydations-Beduktions-Widerstandsfähigkeit betrifft, in einem Laboratoriumsofen auf die gleiche Weise geprüft wi* die Katalysatoren A und B. Me hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt!
9098U/10 25
- -14 -
Tabelle II
Katalysator A Katalysator B' Reduktion- mit H2
Prozentualer Anteil an aktiven Ni-Äquivalenten
w frische Probe 6,5 10,4 ;i
wgfrend 20 Stunden bei
1000° 0 oxydierte Probe 3,0 10,3 ρ
+) Dieser Wert umfasst die anderen freien
reduzierbaren Elemente, die «3ws Nickelauagedrückt
fe* werden, und den
Wert des Blindversuches, der in dem leeren •Reaktionsgefäss durchgeführt wurde (etwa 1 /=>).
Auch dieses Produkt besitzt offensichtlich entsprechend de*·in den vorausgehenden Beispielen beschriebenen Produkt·« eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation bei hoher Temperatur.
Beispiel 3
Dieses Beispiel betrifft einen anderen Katalysator, der mit B bezeichnet wird und sich von den Katalysatoren B und B im Hinblick auf das Herstellungsverfahren unter-
TT
scheidet. Der Katalysator B wurde hergestellt, indem
9098U/1025 BAD OWÖMAL
handelsübliches Magnesiumnitrat und handelsübliches Eiseralitrat in Mengenverhältnissen von 450»580/150t50 vermischt wurden* wobei diese Produkte in der kleinst« möglichen Menge Wasser gelost und die entsprechenden Hydroxyde ait Ammoniak ausgefällt wurden. Die auf diese Weise erhaltene Gelmischung wurde getrocknet, bis ein Wassergehalt erreicht wurde» bei dem ein ansohlteäsendes Verformen zu Zylindern fflöglich, war, worauf die Mischung bei einer Temperatur zwischen 1200 und 1600° G so lange erhitzt wurde« bis die Reaktion des Blockierungselementes stattfand* j
Der auf diese Woise hergestellte Träger wurde ait dem aktiven Metall in Form des löslichen Baizes imprägniert* Bas auf diese Weise erhaltene Produkt wurde getrocknet und zur Zersetzung des Salzes und zur entsprechenden Umwandlung des aktiven Metalles in das Oxyd bei 400 - 500® G behandelt, worauf ea/v/asserstoff konditioniert wurde· Auch dieser Katalysator wurde in geeigneten !laboratorium»* anlagen den Oxydations-Reduktions-Yersuchen unterzogen* um dessen Widerstandsfähigkeit gegen eine Behandlung bei hohen Temperaturen festzustellen. ·
Die hierbei erzielten Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle aufgeführtι
S Tabelle III
co XI
— Katalysator A Katalysator B
•p- ■
^ Prozentualer Anteil an aktiven
r^ Hi-Äquivalenten
er. /
frische Probe 6^5 10,2
während 20 Stunden bei 100O0C
oxydierte Probe 3,0 1OjO
+) Dieser Wert umfasst die anderen» in dem Produkt in freier form vorhandenen baren Elemente, die »i* Nickeläquivalenten
ausgedrückt
e werden, und den Wert des Blind-Versuches, der in dem leeren Reaktionsgefäss durchgeführt wurde und etwa 1 $> betrug»
laiepiel 4
Die Katalysatoren A, B und B* wurden in einer Terauchsaalage für die Vergasung von flüssigem Petroleuogas geprüft, wobei sie in frischer form (sofort naoh der Herstellung) und nach einer längeren Oxidationsbehandlung bei hoher ^temperatur (etwa 1200° während Stunden mit einem luftstrom von 200 l/Std. je liter Katalysator? diese Behandlung entspricht einem beschleunigten Alterungstest) verwendet wurden. Auf diese Weise konnte die Widerstandsfähigkeit der erfindungsgemässen Katalysatoren gegen Inaktivierung festgestellt werden*
Die für diese Versuche verwendete Beschickung bestand im wesentlichen aus einer leichtpetroleumfraktion mit einem Siedebereich zwischen 40 und 100° 0, der geringe Mengen (4-5 $) schwererer Fraktionen (Kerösen, Heizöl) zugegeben wurden, wodurch eine Erhöhung des endgültigen Siedepunktes (siehe Destillationskurve) erreicht wurde. Die Eigenschaften dieser Produkte werden nachstehend beschrieben!
9 0 9 8 14/1025 BAD ORIGINAL
Spezifisches Gewicht bei 15/4° O 0,700 Kinematische Viskosität bei 2O0O est 1
Schwefelgehalt in Gew.-^ 0,14
Rückstand Conradaon-Kohlenstoff-iBejBis; Gew.-.# 0,06
Oberer Heizwert Kcal/kg 11»570
Aschengehalt, Gew*-$ 0,001
Reid-Dampfdruck bei 38 in kg/cm 0,56
C/H 5,5 .
Destillation
Beginn destillierten bei
10 VoI·-# H H.
20 Vol.-5$ η η
30 VoI·-# ti M
40 Vol.~# H H
50 VoI-.-# It H
60 Vol.-Ji « W-
70 Vol.~?i Il η
80 VO1.-3& η Il
ID Vol.-/S
Endpunkt
42° 0
53, 5° 0
56° 0
60° 0
64° 0
70° 0
79° 0
95° 0
150° C
220ö 0
228° 0
Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle IT aufgeführt«
9 0 3 8 U / 1 0 2 5
Bs ist ersichtlich, dass der Katalysator A seine Umwandlungsaktivität nach der Oxydationsbehandlung teilweise verloren hat. Unter den gleichen Bedingungen ist die Gasausbeute tatsächlich niedriger, die Zusammensetzung und der Heizwert sind unterschiedlich und die Menge an zersetztem Wasser ist stark reduziert. Demgegenüber behalten die Katalysatoren B und B1 ihre ?/irksamkeit praktisch unverändert bei.
Beispiel 5
Der Katalysator B wurde in einer Anlage zur
kontinuierlichen endothermen Umwandlung von flüssigem Petroleumgas mit Wasserdampf und Luft (60 Ltr. Katalysator in einer rostfreien Stahlretorte mit äusserem Erhitzen) geprüft. Diese Anlage war zuvor mit einem handelsüblichen Katalysator, der mit 3CXX bezeichnet wird, betrieben worden. Die mit beiden Katalysatoren erzielten Ergebnisse zu Beginn ihrer Verwendung und nach einem Gebrauch von 2 Monaten werden vergleichsweise in der nachfolgenden tabelle V aufgeführt.
Auch in diesem Fall ist der Unterschied zwischen dem Wirksamkeitsverlust des üblichen Katalysators A und &»n nit dem Katalysator B' erzielten konstanten Ergebnissen ersichtlich·
BAD
9 038 U/1 02 5 :
Tabelle I?
für
S Z U L / 1 L B 6 O 6
«At IfIW
Wirksamke its-Tersuche bsi Umreandlungakatalyaatoran/S J1 D mit Dampf
TTersuohsdauer 1 Stunde
Katalysatorvolumen 0,5
8 L D Fluss, kg/h 1 0,22
Raumgeaehwindigkeit in kg SLB/J.R» 0,44 Gewichtsverhältnis Dampf/SLB . 2 '
Temperatur des Katalysatorbettes in G· 800
Katalysatorart frisch A
naöft"der
OxydationB-
haHnn Λ1 ityj g
f rl seh B
näüfi. der
Oxydation s-
5, 5 frisch B*
niCCIi der
Oxydation
Gaserzeugung pro Std. in 1 500 560 659 620 643 610
Gasausbeute in me/kg SLD 2,27 it 63 2*99 2,80 2,92 2,77
Gaszusammensetaung
CO2 la YoI.-* 8,8 6,0 8,0 8, 7,8 8,2
üng·sättig- '
ter/Wasserstoff ■ " " ■ "
^Kohlen- „ „ w
8,3(1.0.2,20)
12,5
15,5(1· c. 2,2)
10,2
17,9 5,4(1.o.2»2)
16,5
17,2 5,9Cla.2,1
16,5
H2 « » » 58,1 47,0 56,3 53,0 56,6 54>3
4 8,9 16,5 12,0 15,7 12,1 13,3
S Gesättigter
σ Wasserstoff M * n
O Kohlen- „ „ „
Q *2
5,5
0,1
4,1
0,7
0,4
0,4
0,4
0,1
0,3
0,5
■6*1 ^
> Setto-Helz-» ~
1-1 wert " koal/m^
4,455 5,978 3,772 3,988 3,840 4,0QQ
tabelle IT, Fortsetzung
öliger Rückstand, g
Kohlenstoff auf Katalysator, g
Kohlenstoff auf
Katalysator, $> des Kohlenetoffs in Beschickung
^0 Vergaster Kohlenstoff,
co Menge des mit SLU während -> 1 Stunde umgesetzten Was-4^ sera, berechnet nach dem . "^ Wert der 0«-Analyse, in g
κ; Vergasungs-Index cn in kcal gas
kcal fie-
sohiokung
(A)
1 3,5
35.5 37,5
19,0 20,1
80.6 78,3
120,4 63,9
90,6 90,3
(B)
Spur Spur
13,000 13,60
6,90
7,3
93,10 92,7
178,7 170,1
107,6 107,0
Spur Spur
17,90 18,3
9,60 9,8
90,4
90,2
168.7 160,5
106.8 105,6
Tabelle Y
Industrielle Ergebnisse der Katalysatorwirksamkeit frei der SLD-ümwanaiung mit Dampf Betriebsbedingungen der Anlage:
Saumgeschwindigkeit in kg SLD/fc,h. 0,22
Gewicht are rhältnis Dampf/SLD 2,0
Xoiftf mo/kg SID Q 1,2
temperatur des Katalysatorbettes C 750
CD O HO CC
Katalysatorart
frisch
nach 3~*sttona"fei- frisch
ge ¥ WiÄCtCBgr Einsatz
nach 3-monati-
Gasausbeute, me/kg SLD 2 1,7 2,05 Einsa1
2,0
Gaszusammensetzungs
0O2 in Vol.«iä 13,2 9,0 12,5 12,0
ungesättigter
Kohlenwasser- „ „ „
BtOf f
7,1 17,0 7,5 7,7
CO BMM 4,0 4,5 4,6 4,5 -
H2 ■" « " 30,ä 15,0 30,3 30,0
OH. « w « 5»0, 8,4 4,9 5,2 Γ
Gesättiger Koh
lenwasserstoff rt " w
10,0 5,8 9,5 9,5 f
U H « « 30,5 40,3 30,7 31,1
.Netto-Heizwert Kcal/m^ 4,310 5,085 4,275 4,320
Während des Verfahrens- abgela
gerter Kohlenstoff in g/l Kat.h
1 2,5 0,9 1,0
Während des Verfahrens abgelager
ter Kohlenstoff in fi9 bezogen
auf den Kohlenstoffgehalt der Be-
sehiekHnx?
0,55 1,35 0,5 0,5

Claims (9)

~ 22 - Patentansprüche
1. Katalysator, bestehend aus einer Hickelkoiaponenta ■and einem hitzebeständigen frager, z.B. einein hitzebeständigen Oxyd oder Silikat, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur des Trägers durch Einverleibung einer Metal!komponente modifiziert ist.
2. Katalysator, bestehend aus einer Ifickelkoiaponente und einem hitzebeständigen frager, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur des hitzebeständigen !Trägers durch chemische Verbindung mit einer Metallkomponente modifiziert ist.
3. Katalysator nach Anspruch 1 ixnä 2, dadurch .gekennzeichnet, dass die Hicfcelkomponente mit dem modifizierten träger physikalisch verbunden ist.
4* Katalysator nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die I&etallkomponente ein Kupfer-, Mangan—, Bisen- oder Ohromoxyd ist»
9033U/1025 BAD OR1Q1NAL
5· Katalysator nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass der hitzebeständige Träger ein Oxyd oder Silikat von Aluminium, Magnaslum, Zirkon oder einer Mischung derselben i&t.
6. Katalysator nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daso der Katalysator ausserdem
einen Promotor» z.B. ein Kupfer-, Molybdän-, g
Chrom- oder Eisensalz, enthält»
7. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, "bei dem ein Salz oder ein Oxyd einer Metallkomponente dem hitzebeständigen Träger zugegeben und die erhaltene Mischung vor der Kalzinierung und gegebenenfalls der Induktion in Wasserstoff mit Nickel oder Nickelverbindung imprägniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung der Metallkomponente und der hitzebeständige Träger so behandelt werden, dass die Kristallstruktur des Trägers modifiziert wird.
8» Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hetallkomponente und der hitzebeständige Träger zusammen in Gelform ausgefällt werden*
9 0 9 0 U / 1 0 2 5
9· Terfaliren nach Ansprach 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus Ils tall* komponente und hitzebeständige» !Träger auf «ine Temperatur zwischen 1200 und 1400° 0 erhitzt wird, um die Modifizierung der Kristallstruktur des Trägers zu bewirken·
10. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9* dadurch gekennzeichnet, dass als hitsebeständiger Träger ein Oxyd oder Silikat von Aluminium, Magnesium oder Zirkon und als Metall in άβτ Metallkomponente Kupfer, Mangan» Eisen oder Chrom verwendet werden.
11· Verfahren nach Anspruch 7 bis 1O9 dadurch gekennzeichnet, dass dem Katalysator ein Promoter, vorzugsweise ein Si sen-, Kupfer, Chrom«* oder Molybdänsale, einverleibt wird.
Der Patentanwaltt
9 0 9 3 1 U 11 0 2 5 BAD ORIGINAL
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