WO2009018924A4 - Regeneration von katalysatoren zur dehydrierung von alkanen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dehydrierung von Alkanen, wobei das Alkan in einem Reaktor zur Dehydrierung von Alkanen über einen Katalysator geleitet wird und der Prozess adiabatisch oder nichtadiabatisch geführt werden kann und der Katalysator zur Dehydrierung nach einer Reaktionsphase durch Überleiten eines Gases regeneriert wird, wobei dieses Gas nach einer kurzen Spülphase mit Wasserdampf über den Katalysator geleitet wird und dieses Regenerationsgas aus einem sauerstoffhaltigen Gas und Dampf besteht und der Katalysator nach der Regenerierung durch Überleiten von Dampf von dem sauerstoffhaltigen Gas befreit wird, wobei die zeitliche Dauer der Überleitung eines sauerstoffhaltigen Gases im Vergleich zu herkömmlichen verfahren deutlich verkürzt ist und im Verhältnis zur Gesamtdauer der Regeneration 70 % oder weniger beträgt und der Katalysator nach Durchführung der Regenerierung bei gleichbleibender Aktivität eine erhöhte Selektivität zur Bildung von Alken besitzt und der Katalysator aus einem Metall aus der Gruppe der Platinmetalle oder der Gruppe VIB des Periodensystems der Elemente besteht, das in Form einer Verbindung oder in elementarer Form auf einen Träger aufgetragen wird, der im Wesentlichen aus Oxiden der Elemente Zinn, Zink oder Aluminium besteht.

Claims

beim Internationalen Büro eingegangen am 13. Februar 2009 (13.02.2009)
1. Verfahren zur Dehydrierung von Alkanen, wobei
• ein Kohlenwasserstoff, insbesondere Alkane, enthaltendes Gemisch, welches
Wasserdampf enthalten kann und im Wesentlichen keinen Sauerstoff aufweist, in kontinuierlicher Fahrweise durch ein Katalysatorbett geleitet wird, welches übliche Dehydrierungsbedingungen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
• direkt nach einer mehrstündigen Produktionsphase der Dehydrierung eine Phase mit Überleiten eines sauerstofffreien Gases durch das Reaktorbett zum Spülen und zur Entfernung des Reaktionsgases aus dem Reaktorbett folgt, und
• daran anschließend eine Phase mit Überleiten eines sauerstoffhaltigen Regenerationsgases zum Entfernen der durch die Dehydrierungsreaktion gebildeten Katalysatorbeläge folgt, und
• daran anschließend eine Phase mit Überleiten eines sauerstofffreien Gases zum Spülen und zur Entfernung des Regenerationsgases aus dem Reaktor folgt, wobei
• die zeitliche Dauer der Überleitung eines sauerstoffhaltigen Gases bei der Re- generation des Katalysators 70 % der Gesamtdauer der Regeneration oder weniger beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Dauer der Regeneration des Katalysators durch Überleitung eines sauerstoffhaltigen Gases im Verhältnis zur Gesamtdauer der Regeneration 20 bis 70 % beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das sauerstoffhaltige Regenerationsgas mit Dampf verdünnt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das sauerstoffhaltige Regenerationsgas mit Stickstoff oder einem inerten Gas verdünnt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regenerierung mit einem sauerstoffhaltigen Gas und Dampf ein prozentuales Molverhältnis von 0,05 bis 50 Mol Sauerstoff zu 99,95 bis 50 Mol Dampf gewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regenerierung mit einem sauerstoffhaltigen Gas und Stickstoff oder einem inerten Gas ein prozentuales Molverhältnis von 0,05 bis 50 Mol Sauerstoff zu 99,95 bis 50 Mol Stickstoff oder einem inerten Gas gewählt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von reinem Sauerstoff der gleiche Molanteil an Sauerstoff durch Luft zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial für die Alkandehydrierung Alkane mit dem C-Zahl-
Bereich C2 bis C20 eingesetzt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Me- tall aus der Gruppe VIIIB des Periodensystems der Elemente enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Metall aus der Gruppe VIB des Periodensystems der Elemente enthält.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator auf einen Träger aus Oxiden der Elemente Aluminium, Silicium, Magnesium, Zirkonium, Zink oder Zinn oder Mischungen dieser Elementoxide aufgetragen ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das prozentuale Molverhältnis von Dampf zu Alkan bei der Dehydrierung 1 bis 99 beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessschritt der Dehydrierung nichtadiabatisch durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessschritt der Dehydrierung in einem Ofen durchgeführt wird, der das Prozessgas auf einen Temperaturbereich von 450 °C bis 820 0C aufheizen kann.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessschritt der Dehydrierung adiabatisch durchgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessschritt der Katalysatorregenerierung bei einer Temperatur von 450 bis 750 0C durchgeführt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Dehydrierung und der Regenerierung ein Druck von 0,1 bar bis 15 bar gewählt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehydrierung in einer ersten Reaktionsstufe nichtadiabatisch durchgeführt und nachfolgend diesem aus der ersten Stufe enthaltenden Produktgemisch, bestehend aus Alkanen, Alkenen, Wasserdampf, Wasserstoff und Nebenprodukten, flüssiges Wasser oder ein Wasserdampf und Sauerstoff enthaltendes Gas beigemischt werden, und nachfolgend das so erhaltene Reaktionsgemisch in kontinuierlicher Fahrweise in einer zweiten Stufe durch ein weiteres Katalysatorbett zur Oxidation von Wasserstoff und der weiteren Dehydrierung von Koh- lenwasserstoffen geleitet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgend dem aus der ersten Stufe erhaltenen Reaktionsgemisch ein Sauerstoff enthaltendes Gas beigemischt wird und das erhaltene Reaktionsgemisch in kontinuierlicher Fahrweise in einer zweiten Stufe durch ein weiteres Katalysatorbett zur Oxidation von Wasserstoff und nachfolgend in mindestens einer dritten Stufe durch ein weiteres Katalysatorbett zur Alkandehydrierung geleitet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgend dem aus der ersten Stufe erhaltenen Reaktionsgemisch ein
Sauerstoff enthaltendes Gas beigemischt wird und das erhaltene Reaktionsgemisch in kontinuierlicher Fahrweise in einer zweiten Stufe durch ein weiteres Katalysatorbett zur Oxidation von Wasserstoff und nachfolgend in das erste Katalysatorbett zur Alkandehydrierung zurückgeleitet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatoren für das Katalysatorbett der ersten Stufe beliebige, übliche
Dehydrierungskatalysatoren verwendet werden und für das zweite und ggf. weitere Katalysatorbetten solche Dehydrierungskatalysatoren verwendet werden, welche sich nicht nur durch Aktivität zur Dehydrierung auszeichnen, sondern auch Aktivität zur selektiven Wasserstoffoxidation haben oder nur zur selektiven Wasserstoffoxidation haben.
22. Material für ein Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich als Katalysator für die Dehydrierung von Alkanen eignet.
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