203292. lajstromszámú szabadalom • Kétféle alkálifémet tartalmazó katalizátor szénhidrogének dehidrogénezésére, és eljárás szénhidrogének dehidrogénezésére
HU 203292B ban, dehidrogénező körülmények között érintkezésbe hozzuk a találmányunk szerinti katalizátor kompozícióval. Az érintkezés történhet rögzített katalizátorágyas rendszerben, fluidizált ágyas vagy egyéb rendszerben vagy szakaszos üzemű folyamatban. Előnyös a rögzített katalizátorágy. Ebben a rögzített ágyas rendszerben a szénhidrogén tápáramot előmelegítjük a kívánt reakcióhőmérsékletre, majd a rögzített katalizátorágyas zónába visszük a katalizátorral való érintkeztetésre. A dehidrogénező zóna egy vagy több, elkülönített reakció zónából áll, a zónák között lévő fűtőberendezés biztosítja a kívánt reakcióhőmérséklet fenntartását minden reakció zónába való belépésnél. A szénhidrogének érintkeztetése a katalizátorral történhet alsó, felső vagy sugárirányú bevezetéssel. Az ipari méretű reaktorokban a sugárirányú szénhidrogén áramoltatás előnyös. A szénhidrogén a katalizátorral való érintkezés idején lehet folyadékfázisú, főz-folyadék-fázisú vagy gőzfázisú. Előnyös a gőzfázisú érintkeztetés. A dehidrogénező szénhidrogének közé tartoznak a 2-30 vagy több szénatomos dehidrogénezhető szénhidrogének, ezek között vannak a paraffinok, az alkil-aromás-szénhidrogének, a naftének és az olefin-szénhidrogének. A katalizátorral dehidrogénezhető szénhidrogének egyik csoportja a 2-30 vagy több szénatomos paraffinok. A katalizátor különösen a 2-15 vagy több szénatomos paraffinok megfelelő monoolefin-szénhidrogénekké történő dehidrogénezésére vagy a 3-15 vagy több szénatomos monoolefin-szénhidrogének megfelelő diolefin-szénhidrogénekké történő dehidrogénezésére alkalmas. A dehidrogénező körülmények a következők: 400 'C és 900 °C közötti hőmérséklet, 0,01 bar- 10 bar nyomás, valamint a folyadék térsebessége 0,1 h"1 és 100 h"1 közötti érték. Általában a kisebb molekulatömegű normál paraffinok összehasonlítható mértékű konverziójához nagyobb hőmérséklet szükséges. A dehidrogénező zóna nyomását a gyakorlatilag megengedhető legalacsonyabb értéken tartjuk, összhangban a berendezés méretezésével, a lehetséges kémiai egyensúlyi értékek elérésére. A dehidrogénező zónát elhagyó anyagáram általában nem-átalakult dehidrogénezett reakciótermékeket tartalmaz. A távozó anyagáramot ezután hűtjük, majd a hidrogén elválasztására a hidrogén elválasztó zónába visszük, itt a hidrogénben gazdag gőzfázist elválasztjuk a szénhidrogénben gazdag folyadék-fázistól. Általában a szénhidrogénben gazdag folyadékfázist megfelelő szelektív adszorbens vagy szelektív oldószer segítségével vagy valamilyen szelektív reakcióval vagy reakciókkal vagy megfelelő frakcionáló rendszer segítségével szétválasztjuk. Az átalakulatlan dehidrogénezhető szénhidrogéneket visszanyerjük, ez a reakciózónába visszakeringethető. A dehidrogénező reakciókkal kapott termékek vagy végtermékek vagy más vegyületek gyártásához használt köztitermékek. A dehidrogénező zónába bevezetett dehidrogénezhető szénhidrogének a bevezetés előtt, közben vagy után hígítóanyaggal keverhetők. A hígítóanyag lehet hidrogén, gőz, metán, elán, szén-dioxid, nitrogén, argon és hasonlók. Az előnyös hígítóanyag a 9 hidrogén. Általában, ha hidrogént alkalmazunk hígítóanyagként, az alkalmazott hidrogén és a szénhidrogén mólaránya (0,1:1) és (40:1) közötti érték, a legjobb eredményeket akkor kapjuk, ha a mólarány (1:1) és (10:1) közötti érték. A dehidrogénező zónán áthaladó hígító hidrogénáramot a hidrogén elválasztó zónában a dehidrogénező zónából távozó gőzöktől elválasztva általában visszavezetjük a folyamatba. Vizet vagy a dehidrogénező körülmények között vízzé bomló anyagokat, pl. alkoholokat, aldehideket, étereket vagy ketonokat is adhatunk a dehidrogénező zónába folyamatosan vagy időszakosan úgy, hogy ezek mennyisége vízegyenértékben számolva a szénhidrogén tápáramban 1 és 20000 tömeg ppm közötti érték legyen. Ha a dehidrogénezhető paraffinok 6-30 vagy több szénatomosak, a legjobb eredményt akkor kapjuk, ha a vízmennyiség 1 és 10000 tömeg ppm közötti érték. Az iparilag jelentős dehidrogénező katalizátorok három fő tulajdonsággal jellemezhetők, ezek: nagy aktivitás, nagy szelektivitás, és jó stabilitás. Az aktivitás a katalizátor olyan átalakító-képességének mértéke, amely megmutatja, hogy a katalizátor a kiindulási vegyületeket milyen mértékben alakítja át végtermékké specifikusan meghatározott reakciókörülmények között, ezek a reakció-körülmények: a meghatározott hőmérséklet, nyomás, érintkezési idő, az adott esetben alkalmazott hígítóanyag, pl. a hidrogén koncentrációja. A dehidrogénező katalizátor aktivitását úgy határoztuk meg, hogy mértük a paraffinok konverzióját vagy eltűnését, és az eredményt a betáplált paraffin mennyiség százalékában adtuk meg. A szelektivitás a katalizátor olyan átalakítóképességének mértéke, amely megmutatja, hogy a katalizátor a kiindulási vegyületeket milyen mértékben alakítja át a kívánt vegyületté vagy vegyületekké a kiindulási vegyületek mennyiségéhez képest. A katalizátor szelektivitását úgy határoztuk meg, hogy az összesen átalakított paraffinok mólos mennyiségéhez képest megmértük a keletkezett olefin-szénhidrogének mólos mennyiségét a termékben, az eredményt mól%-ban adtuk meg. A stabilitás a folyamat alatt bekövetkező aktivitás és szelektivitás paraméterek időbeli változásának mértéke - - az értékek kisebb mértékű változása nagyobb mértékű stabilitást jelent. Mivel a szénhidrogének dehidrogénezése endoterm reakció és a konverzió fokát korlátozza a kémiai egyensúly, a magasabb konverzió elérésére kívánatos nagy hőmérsékleten és kis hidrogén parciális nyomáson üzemelni. Ilyen szélsőséges körülmények között nehezen tartható fenn a katalizátor aktivitása és szelektivitása hosszú időn keresztül a nemkívánatos mellékreakciók, pl. az aromatizálás, krakkolás, izomerizáció és kokszképződés növekedése miatt. Ezért a katalizátort időnként megfelelő aktivitású, szelektivitású és stabilitású katalizátorra előnyös kicserélni. A következő példákat a találmányunk szerinti katalizátor és eljárás részletesebb bemutatására ismertetjük. A példák bemutatása csak szemléltető jellegű a találmány későbbiekben ismertetésre kerülő igénypontjait nem korlátozza. 10 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
