203988. lajstromszámú szabadalom • Katalizátor kompozíció paraffin szénhidrogének izomerizálására és eljárás paraffinok izomerizálására
1 HU 203 988 B 2 Találmányunk izomerizációs katalizátor kompozíciókra és ezek hidroizomerízációs eljárásban való alkalmazására vonatkozik. Részletesebben, találmányunk olyan izomerizációs katalizátor kompozíciókra vonatkozik, amelyek platinát tartalmaznak hidrogénformájú kristályos alumínium-szilikát zeolitból és alumíniumoxidból álló hordozón. Az új katalizátor kompozíció különösen kénnel szennyezett, izomerizálható paraffinok izomerizációjánál alkalmazható hatásosan. A kis molekulatőmegií, normál paraffin szénhidrogén vegyületek izomerizációja jól ismert a szakterületen. Ez a reakció főleg a kőolajiparban nagy fontosságú, mert az izoparaffin szénhidrogének oktánszáma lényegesen nagyobb, mint a megfelelő normál szénhidrogéneké. Mivel az az igény, hogy a benzin keverékek meghatározott forrásponttartományú anyagokból tevődjenek össze, a 4-7 szénatomos izoparaffinok értékes alkotóelemek. Mostanáig azt a gyakorlatot követték, hogy a paraffinokat a megfelelő, elágazó láncú izomert tartalmazó egyensúlyi keverék eléréséig izomerizálták különböző katalizátorok jelenlétében. A Friedel-Crafts katalizátorok, pl. az alumínium-klorid, jól ismert izomerizációs katalizátorok. A nemesfémek, pl. a halogénezett alumínium-oxid vagy szilícium-dioxid hordozóra felvitt platina, szintén hatásosan alkalmazott katalizátorok a szénhidrogének izomerizációjánál. Újabban a katalitikus hatást mutató, kristályos alumínium-szilikát zeolitokat használják hatásosan a szénhidrogének izomerizációjához. Mind a természetes, mind a mesterséges alumínium-szilikátokat alkalmazzák. Ezek közé tartoznak az X és Y típusú zeolitok, valamint a szintetikus mordenit is. Különösen a mordenit néven ismert zeolitok vonták magukra a figyelmet A mordenitek alumínium-szilikát típusú, természetes vagy mesterséges szilikátok; a mólokban kifejezett oxid összetétel a következő: 1,0 ± 0,2 Na20 . A1203.10 ± 0,5 Si02; az SiO mennyisége nagyobb is lehet. Az összes nátrium helyett más alkálifém és/vagy alkáli-földfém is lehet benne. Általában az a tapasztalat, hogy a nátriumtartalmú mordenit nem különösebben hatásos a szénhidrogének izomerizációjára, és az összes nátriumkation vagy egy részének hidrogénionokkal való helyettesítése sokkal előnyösebb, hidrogéntartalmú mordenitet eredményez. A nátriumtartalmú mordenit átalakítása hidrogéntartalmú mordenitté számos módon elérhető. Az egyik eljárás a nátriumionok közvetlen lecserélése hidrogénionokkal savas-vizes oldatban, ioncserélő eljárással. A másik eljárásnál a nátriumionokat ammóniumionokkal cseréljük ki, ezt követően az ammóniumtartalmat bontjuk meg magas hőmérsékletű, oxidativ eljárással. A hidroizomerizációs katalizátorok szelektivitása számos tényező függvénye, ilyen tényezők pl. a katalizátor készítési módja, a promotorok jelenléte vagy hiánya, a nyersanyagok minősége, a tápanyag minősége, a technológiai körülmények és hasonlók. Megfelelő minőségű katalizátor készíthető hagyományosan úgy, hogy kereskedelemben kapható, kristályos zeolitokat, pl. hidrogéntartalmú mordenitet keverünk megfelelő matricaanyaggal, majd valamilyen, a periódusos rendszer VIII. oszlopába tartozó fémet adunk hozzá, ezután a hagyományos eljárások valamelyikével aktiváljuk. Olyan új katalizátort dolgoztunk ki, amely sokkal hatásosabb, mint a hagyományos izomerizációs katalizátorok. Most már a nagy kénkoncentrációjú szénhidrogének is hatásosan izomerizálhatók a találmányunk szerinti katalizátor alkalmazásával. Amint azt az alkalmazási példák mutatják, ez a katalizátor kiváló izomerizációs hatásfokot tesz lehetővé a hagyományos izomerizációs katalizátorokhoz képest olyan esetekben, amikor a tápanyag ként tartalmaz. Eszerint olyan katalizátor kompozíciót dolgoztunk ki, amely alkalmas kéntartalmú, izomerizálható szénhidrogének hatásos izomerizálására. Ez a katalizátor hidrogéntartalmú alumínium-szilikátot és tűzálló, szervetlen oxidot tartalmazó hordozón platinát tartalmaz és a katalizátor lényeges tulajdonsága, hogy a felülete legalább 580 miig. Az ismertetett kompozíció előnyösen 0,15-0,5 t% platinát tartalmaz. Az előnyös, hidrogéntartalmú alumínium-szilikát szilícium-dioxid tartalmának aránya az alumínium-oxidhoz képest legalább 16, és koncentrációja 75-95 t% az ismertetett kompozícióban, és legelőnyösebb a mordenit szerkezet. A tűzálló oxid gamma-alumínium-oxid, éta-alumíniumoxid és ezek keverékét tartalmazó alumínium-oxid. Találmányunk ezen túlmenően vonatkozik az előzőekben ismertetett katalizátor kompozíció hidroizomerizációs eljárásban való alkalmazására is. A katalizátor gyártása során először a hidrogéntartalmú mordenitet és a tűzálló oxidot tartalmazó kompozíciót készítjük el, majd az így képződött kompozíciót ammóniumionokat tartalmazó, savas, vizes oldattal érintkeztetjük, ezután az így képződött kompozícióra felviszünk valamilyen, platinacsoportbeli fémet A szóban forgó katalizátort alkalmazó izomerizációs eljárásnál az előnyös technológiai viszonyok a következők: a hőmérséklettartomány 93 °C-tól 427 °C-ig terjed, a nyomástartomány 690 kPa-tól 6895 kPa-ig (túlnyomás) terjed, a folyadék óránkénti térsebessége 0,25 h-1. A szintén szükséges hidrogén mennyisége 0,5-5 mól H2/mól betáplált szénhidrogén. Találmányunkat a következő, részletes leírás még jobban megvilágítja. A szakterületen már eddig is számos, a szénhidrogének izomerizációjára alkalmas katalizátort találtak. Jól ismert, hogy savak, pl. erős ásványi savak alkalmazásával a kristályos alumínium-szilikát porok úgy módosíthatók, hogy kation-, illetve alumíniumvesztés következik be. Ammóniumvegyületeket szintén sikeresen alkalmaznak alkálifém és/vagy alkáli-földfém-kationt tartalmazó, kristályos alumínium-szilikát hidrogént tartalmazó formává való átalakítására. Az alumínium-szilikát porok átalakítására különböző sav és ammónium kombinációkat alkalmazó kezelést dolgoztak ki. A 3 475 345 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban (Benesi) olyan eljárást ismertetnek a nátriumtartalmú szintetikus mordenit hidrogéntartalmú mordenitté való átalakítására, amely során a zeolitot 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
