198666. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkil-aromás szénhidrogének hidroizomerizálására
1 2 A találmány tárgya eljárás alldlaromás szénhidrogének, felőnyösen 8 szénatomos aromás frakciók hidroizomerizálására alumínium-oxíd/mordenit bázisú platinakatalizátor alkalmazásával. ' Ismert, hogy az alkilaromás szénhidrogének, elsősorban a 8 szénatomos alkilbenzolfrakció hidroizomerízálására nemesfém, mordenit és alumínium-oxld tartalmú, extrudált tablettát (103 885 sz. NDK-beli szabadalmi leírás) vagy golyó alakú formatestet (150 382 sz. NDK-beli szabadalmi leírás) alkalmaznak katalizátorként. Ilyen típusú katalizátorokban például a xilol és az etilbenzol o-xilollá és p-xilollá történő átalakulása játszódik le a termodinamikai egyensúly beállta mellett. Ezeket a reakciókat nemkívánatos mellékreakciók kísérik, amelyek következtében megváltozott szénatomszámú termékek vagy egyéb bomlási termékek keletkeznek. A mellékreakciók visszaszorítása érdekében eljárást dolgoztak ki, amelynek során a diszproportionálódást és bomlást kiváltó savas centrumokat alkálifém-, amin- vagy ammónia-vegyületekkel megmérgezik (Chem. Technik 30, 8, 407-411, 1978). Ezek az intézkedések révén az izomerizálás folyamatában jelentősen csökkent a 8 szénatomos aromás frakciók fogyasztása: a fogyasztási állandót 1,50-ről 1,40-re sikerült leszorítani (Chem. Techn. 33, 7,353-357, 1981). Ez az eredmény azonban nem kielégítő, a folyamat nem elég szelektív, még mindig tetemes mennyiségű 8 szénatomos alkilbenzol nemkívánatos melléktermékké alakul. A 138 007 sz. NDK-beli szabadalmi leírás az alkilbenzolos szénhidrogének izomerizálására gyűrűalakú keresztmetszetű katalizátort ismertet. Az ilyen katalizátornak az a hátránya, hogy nagy áramlási sebesség esetén a gáz halmazállapotú reaktánsok áramlási sebesség a katalizátor üregeiben kisebb, mint a katalizátor külső felületén, és emiatt a reakció nem irányítható a kívánt mértékben, emellett több mellékreakció léphet fel, A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása volt az alkilaromás szénhidrogének hidroizomerizálására, amely nagyobb szelektivitást biztosít. Az eljárás során olyan különleges alakú katalizátor-testeket kívánunk alkalmazni, amelyek - formájuk révén — a kívánt főreakciót elősegítik a mellékreakciók rovására. A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás alkilaromás szénhidrogének, főleg 8 szénatomos frakciók 0,2—2 MPa nyomáson, 623-723 K hőmérsékleten, 0,5-5 v/v.óra terhelés, valamint 3—7:1 hidrogénszénhidrogén mólarány mellett végzett hidroizomerizálására, különleges alakú katalizátor részecskék alkalmazásával, amelyek H*-ciklusú mordenltból, alumftiium-oxidból és platinából állnak. Az eljárásra jellemző, hogy olyan katalizátort alkalmazunk, amelynek részecskéi nagy hajlásszögű konkáv ívekkel és ezeket egymással összekötő Ids hajlásszögű konvex ívekkel behatárolt csigolya alakú keresztmetszetűek, körérajzolható átmérőjük 1,3 mm és 8 mm közötti érték, a konkáv és a konvex felületek aránya 1:1 és 100:1 közötti, a konkáv és a konvex felületek görbületi sugarainak aránya pedig 0,5:1 és 20:1 közötti. A különleges alakú katalizátor formatestek a reaktorban rögzített állapotban helyezkednek el, és a felmelegített hidrogénfszénhidrogén-keveréket a katalizátor felett vezettük. A katalizátor platina-tartalma 0,05-0.81%. A ff-ciklusú mordenit (savas kezeléssel Hf-dklusba átformált, zelitszerű kristályos alumínium-szilikát) részaránya 5 501% lehet. A találmány szerinti eljárásban kiindulási anyagként alkilaromás extraktumokat és/vagy reforming eljárással nyert desztillációs frakciókat és/vagy pirolizlsbenzin frakciókat alkalmazhatunk. Gazdaságosság szempontjából különösen előnyös a reforming eljárás sc rán kapott desztillációs frakciók felhasználása. Ezek olyan nem-aromás vegyületekel; is tartalmaznak, amelyek ezen a katalizátoron részben könnyen elválasztható 3 vagy 4 szénatomos szénhidrogénekre bomlanak, részben pedig xilol képződése közben arometizálodnak. A találmányt az alábbi kiviteli példával közelebbről ismertetjük. Kiviteli példa Az alábbi összetételű katalizátormasszát állítjuk elő: 0,4 tömeg% platina, hexaklórplatinasav alakjában, 30 tömeg= FT-ciklusú mordenit (a kristályos alumíniumszilíkátot 25 °C-on 4 n salétromsavval kezelve H*-ciklusúvá alakítottuk, a mordenit Si02 Alj 03 mólaránya 11.01 ó9,6 tömeg% porózus, kevert: gamma/eta-típusú alumíniumoxid. ’ A masszából három különböző alakú katalizátort extrudálunk. Mind a háromnak a pórustérfogata 0,53 tm3/g, ebből 0,34 cm3/g a 10 nm-nél kisebb pórusoké, 0,04 cm3/g a 10-50 nm-es pórusoké és 0,15 cm3fg az 50nm-nél nagyobb pórusoké. A katalizátor fajlagos felülete 320 m3/g. Aj: alábbi profilokat extrudáljuk: A körkeresztmetS7.etű alakzat, átmérő: 2mm B gyűrű keresztmetszetű alakzat, külső átmérő: 3,8 mm, falvastagság lmm, C a találmány szerinti csigolya alakú keresztmetszetű alakzat, körérajzolható átmérő: 2mm formatest hossza: 5 mm konkáv és konvex felületek aránya: 4,24 konkáv és koncex felületek görbületi sugarainak aránya: 20. A három katalizátort 8 szénatomos aromás frakció izomerizálása során vizsgáltuk, az alábbi reakciókörülmények között: nyomás: 1,5 MPa hőmérséklet: 698 K terhelés: 4,0 v/v.óra gáz: termék arány: 1800:1 (iiormaliter/llter) A kiindulási anyag, valamint a három katalizátorral kapott három termék összetételét t%-ban az alábbi táblázatban foglaltuk össze. A kiindulási anyagok, valamint a három izomerizált elegy összetétele tÖmeg%-ban szénhidrogén Nyersanyag A B C naftol és alifás vegyületek 3,3 7,0 7.5 6,2 benzol 0,0 0,5 0,4 0,3 toluol 0,5 1,2 1,0 0,8 etil-benzol 31,2 16,5 16,0 13,8 p-xilol 1,0 17,3 17,5 18,6 m-xilol 54,5 39,0 39,0 40,7 198.666 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
