DE1542321B - Process for the production of Zeohth-like catalysts - Google Patents
Process for the production of Zeohth-like catalystsInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Druck mindestens 12 Stunden auf einer TemperaturThe invention relates to a method for producing pressure at least 12 hours at one temperature
von zeolithartigen Katalysatoren durch Umsetzung von etwa 21 bis 54° C, weil dadurch die nachfolgendeof zeolite-like catalysts by reaction from about 21 to 54 ° C, because this results in the following
eines verformten Gemisches aus dehydratisiertem Kristallisation in Form eines Zeoliths begünstigt wird.a deformed mixture of dehydrated crystallization in the form of a zeolite is favored.
Kaolin und Alkalilauge und anschließende Kristalli- Vorzugsweise führt man die Behandlung des Ge-Kaolin and alkali lye and subsequent crystalline The treatment of the product is preferably carried out
sation des Zeoliths. 5 misches bei 21 bis 54°C unter solchen Bedingungensation of the zeolite. 5 mix at 21 to 54 ° C under such conditions
Ein Verfahren dieser Art zur Herstellung von syn- durch, daß die Teilchen nicht in direkter BerührungA process of this type for making syn- by ensuring that the particles are not in direct contact
thetischen Zeolithen ist aus der USA.-Patentschrift mit einer äußeren wäßrigen Phase stehen, um das un-thetic zeolite is from the USA patent with an outer aqueous phase to prevent the un-
2 992 068 bekannt, die die Synthese von Molekular- erwünschte Auslaugen von Natriumhydroxid aus dem2,992,068 known that the synthesis of molecularly desirable leaching of sodium hydroxide from the
sieben unmittelbar in Form von Teilchen der für die Reaktionsgemisch zu vermeiden.seven immediately in the form of particles to avoid the need for the reaction mixture.
Verwendung gewünschten Größe und Form beschreibt. io Die sich an den Ionenaustausch anschließendeDescribes use of desired size and shape. io The one following the ion exchange
Als Reaktionsteilnehmer dienen hierbei vorgeformte thermische Aktivierung wird vorzugsweise bei 535 bisPreformed thermal activation is preferably used at 535 to
Metakaolinteilchen und konzentrierte Natronlauge. 93O0C durchgeführt, um Teilchen zu erhalten, dieMetakaolin particles and concentrated caustic soda. 93O 0 C carried out to obtain particles that
Bei der Umsetzung erhält man hochgradig reine zeo- beim Einsatz als Spaltkatalysatoren eine besondereThe conversion results in extremely pure zeo, when used as cleavage catalysts, a special one
lithische Molekularsiebe mit Porendurchmessern von hohe Aktivität und Selektivität aufweisen,have lithic molecular sieves with pore diameters of high activity and selectivity,
ungefähr 4 Ä. Für die Verwendung solcher Molekular- 15 Aus der USA.-Patentschrift 2 962 435 ist ein Kata-about 4 Ä. For the use of such molecular 15 From the USA. Patent 2,962,435 a catalog is
siebe als Ausgangsmaterial für Spaltkatalysatoren lysator zum Spalten von durch Stickstoffverbindungensieves as a starting material for cracking catalysts for the cracking of nitrogen compounds
sind diese Poren jedoch zu klein. Ferner sind die nach verunreinigten Kohlenwasserstoffen bekannt, der aushowever, these pores are too small. Furthermore, the contaminated hydrocarbons are known from
dem bekannten Verfahren erhaltenen zeolithartigen einem Gemisch aus einem synthetischen kristallinenthe known method obtained zeolite-like a mixture of a synthetic crystalline
Teilchen zur Verwendung als Katalysatoren nicht Molekularsieb, das als Adsorptionsmittel wirkt, undParticles for use as catalysts are not molecular sieve which acts as an adsorbent, and
hart genug. 20 säureaktiviertem Ton oder amorphen Kieselsäure-hard enough. 20 acid activated clay or amorphous silica
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- Tonerde-Gel besteht, welches letztere als KatalysatorThe invention is based on the object of a compound alumina gel which uses the latter as a catalyst
fahren zur Herstellung von synthetischen Zeolithen wirkt. Das Gemisch kann durch einfaches Mischendrive to the production of synthetic zeolites acts. The mixture can be created by simply mixing
zur Verfügung zu stellen, bei den Teilchen mit erheb- von Teilchen der beiden Bestandteile oder durchto make available in the case of the particles with a considerable amount of particles of the two components or through
lieh größeren Porendurchmessern von beispielsweise Kristallisierenlassen des Gels in Gegenwart von zu-borrowed larger pore diameters by, for example, letting the gel crystallize in the presence of
13 Ä von der Struktur des Faujasits anfallen, die 25 gesetzten Molekularsiebkristallen hergestellt werden,13 Å of the structure of the faujasite result, the 25 set molecular sieve crystals are produced,
außerdem wesentlich härter sind als die gemäß der Das Verfahren gemäß der Erfindung erfordert nichtalso are significantly harder than those according to the method according to the invention does not require
obengenannten Patentschrift erhaltenen Zeolithteil- die Verwendung der hochgradig reinen verdünntenZeolite part obtained above - the use of the highly pure diluted
chen und die sich daher zur Verwendung als Katalysa- Reaktionsteilnehmer, aus denen der als Ausgangsstoffchen and which are therefore suitable for use as catalysis reactants from which the as starting material
toren, besonders als Spaltkatalysatoren, eignen, die verwendete kristalline Zeolith gemäß der USA.-gates, especially as cracking catalysts, are suitable, the crystalline zeolite used according to the USA.
eine hohe Aktivität, mechanische Festigkeit, Wärme- 30 Patentschrift 2 962 435 hergestellt werden muß. Fernerhigh activity, mechanical strength, heat must be produced. Further
beständigkeit und gute Regenerierbarkeit auf- entstehen bei dem Verfahren der Erfindung unmittel-resistance and good regenerability arise in the process of the invention directly
weisen. bar für die katalytische Spaltung verwendbare Teil-point. bar usable for the catalytic cleavage partial
Es wurde gefunden, daß die Ausbildung von zeo- chen, ohne daß es einer anschließenden Verfahrenslithartigen Teilchen mit viel größeren Porendurch- stufe des Bindens der Gemischbestandteile bedarf, messern, als sie sich bei dem Verfahren gemäß der 35 wie es gemäß der USA.-Patentschrift erforderlich ist. USA.-Patentschrift 2 992 068 bilden, dadurch herbei- Schließlich führt die im Reaktionsgemisch selbst hergeführt werden kann, daß man zusätzlich zu Meta- beigeführte Kristallisation gemäß der Erfindung zur kaolin einen unter schärferen Bedingungen calei- Ausbildung von außerordentlich harten und abriebnierten Ton verwendet, und daß man Teilchen von festen Teilchen, wie sie durch nachträgliches Aneinder für die Verwendung als Katalysatoren erforder- 40 anderbinden von Molekularsiebkristallen und Tonlichen Härte erhält, wenn man dem Ausgangsgut un- oder Gelteilchen nicht erhalten werden können, calcinierten Kaolin zusetzt. Die USA.-Patentschrift 3 219 592 beschreibt einIt has been found that the formation of signs without there being a subsequent process lith-like Particles with much larger pores need to bind the mixture components, knives than they are in the method according to FIG. 35 as required by the United States patent. USA.-Patent 2,992,068, thereby causing- Finally, it is produced in the reaction mixture itself can be that in addition to meta-induced crystallization according to the invention for kaolin a calei- formation of extraordinarily hard and abrasion-resistant conditions under more severe conditions Clay is used, and that you get particles of solid particles, as they are by subsequent juxtaposition Required for use as catalysts to bind molecular sieve crystals and clay Hardness is obtained when the starting material or gel particles cannot be obtained, calcined kaolin added. U.S. Patent 3,219,592 describes one
Die gestellte Aufgabe wird daher bei dem eingangs Verfahren zum Erhöhen der katalytischen AktivitätThe task set is therefore in the initially method for increasing the catalytic activity
definierten Verfahren erfindungsgemäß dadurch ge- von herkömmlichen amorphen Kieselsäure-Tonerde-defined method according to the invention by using conventional amorphous silica-alumina
löst, daß man ein Gemisch aus calciniertem und un- 45 Katalysatoren oder Katalysatoren auf der Basis säure-solves that a mixture of calcined and un- 45 catalysts or catalysts based on acid-
calciniertem Kaolin und wäßriger Natronlauge, das aktivierter Tone. Dabei werden die Teilchen einemcalcined kaolin and aqueous sodium hydroxide solution, activated clays. The particles become one
auf 100 Gewichtsteile calcinierten Metakaolins etwa Ionenaustausch mit Kupfer- oder Goldionen unter-to 100 parts by weight of calcined metakaolin about ion exchange with copper or gold ions
50 bis 1000 Gewichtsteile amorphen, dehydratisierten worfen. Diese Katalysatorteilchen enthalten keinen50 to 1000 parts by weight of amorphous, dehydrated thrown. These catalyst particles do not contain any
Kaolin, der unter solchen Bedingungen von Tempe- synthetischen kristallinen Zeolith und unterscheidenKaolin, which under such conditions differ from tempe- synthetic crystalline zeolite and
ratur und Zeitdauer calciniert worden ist, daß die 50 sich daher grundlegend von den erfindungsgemäßrature and time has been calcined that the 50 is therefore fundamentally different from the invention
exotherme Wärmetönung des Kaolins nach der hergestellten Katalysatoren.exothermic heat emission of the kaolin after the catalysts produced.
Dehydratisierung stattgefunden hat, etwa 10- bis 30ge- Die aus der USA.-Patentschrift 3 210 267 bekannwich tsprozentige Natronlauge in Mengen, entsprechend ten Spaltkatalysatoren enthalten ein kristallines zeoetwa 0,40 bis 0,75 Mol Na2O je Mol Al2O3 in den lithisches Molekularsieb von geeignetem Porendurchcalcinierten Kaolinen, und solche Mengen an uncal- 55 messer (ζ. B. synthetischem Faujasit) und eine poröse ciniertem Kaolin enthält, daß die teilchenförmige Einbettungsmasse, wie amorphes Kieselsäure-Tonerde-Natur des Gemisches nach dem Verformen zu Teil- Gel oder Ton. Dabei wird das Molekularsieb zunächst chen erhalten bleibt, zu Teilchen verformt, diese unter in Form von Kristallen hergestellt, z. B. durch Dieinem die Dehydratisierung verhindernden Druck gerieren von calciniertem oder uncalciniertem Ton mindestens 12 Stunden auf Temperaturen im Bereich 60 mit verdünnter Natronlauge und einem Kieselsäurevon 66 bis 1210C erhitzt, bis Kristallisation zu einem bildner, bis der Zeolith aus der Lösung auskristallisiert. Zeolith stattgefunden hat, den Zeolith in an sich be- Der so erhaltene Zeolith oder ein handelsübliches kannter Weise dem Ionenaustausch mit Wasserstoff-, Zeolithpulver wird dann mit der Einbettungsmasse Ammonium- oder Nichtalkalimetallkationen unter- gemischt und das Gemisch zu Teilchen verformt. Bei wirft und den dem Ionenaustausch unterworfenen 65 diesem bekannten Verfahren erfolgt also im Gegen-Zeolith thermisch aktiviert. satz zur Erfindung kein unmittelbares Auskristalli-Dehydration has occurred, about 10 to 30ge- The most more tsprozentige from the USA. Patent 3,210,267 hydroxide solution in amounts corresponding to th gap catalysts comprise a crystalline zeoetwa 0.40 to 0.75 moles of Na 2 O per mole of Al 2 O 3 in the lithic molecular sieve of suitable pore calcined kaolins, and such amounts of uncalcined 55 knives (ζ. B. synthetic faujasite) and a porous cinemated kaolin that the particulate embedding mass, such as amorphous silica-alumina nature of the mixture after molding Partial gel or clay. The molecular sieve is initially retained, deformed into particles, these are produced in the form of crystals, e.g. B. by dieinem the dehydration preventing pressure of calcined or uncalcined clay for at least 12 hours to temperatures in the range 60 with dilute sodium hydroxide and a silica from 66 to 121 0 C until crystallization to a former, until the zeolite crystallizes out of the solution. Zeolite has taken place, the zeolite in itself. The zeolite obtained in this way or a commercially known way of ion exchange with hydrogen, zeolite powder is then mixed in with the embedding compound ammonium or non-alkali metal cations and the mixture is shaped into particles. When throws and the 65 subjected to the ion exchange this known process takes place thermally activated in the counter-zeolite. sentence to the invention no direct crystallization
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er- sieren eines Molekularsiebkatalysators aus dem Reak-According to a preferred embodiment of the replacement of a molecular sieve catalyst from the reactor
findung hält man die Teilchen vor dem Erhitzen unter tionsgemisch, und es sind daher zusätzliche Verfahrens-the particles are kept under the mixture before they are heated, and additional process
stufen erforderlich, um Katalysatorteilchen zu erhalten, die aus dem dort angegebenen Gemisch bestehen. Auch weisen die bekannten Katalysatorteilchen nicht annähernd die Härte und Abriebfestigstages required in order to obtain catalyst particles that consist of the mixture specified there. The known catalyst particles also do not have nearly the same hardness and abrasion resistance
keit der erfindungsgemäß hergestellten Katalysator- 5 folgenden:ability of the catalyst prepared according to the invention- 5 following:
teilchen auf, weil sie durch nachträgliches Aneinanderbinden zweier Bestandteile hergestellt werden.particles because they are produced by subsequently binding two components together.
Die Bestandteile des Reaktionsgemisches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dieThe constituents of the reaction mixture for carrying out the process according to the invention are
1. Wasserfreier dehydratisierter Kaolin, der durch Calcinieren unter solchen Temperatur- und Zeitbedingungen erhalten worden ist, daß die charakteristische, exotherme Kaolinwärmetönung, die bei etwa 98O0C stattfindet, nicht nach der Dehydratisierung stattgefunden hat (d. h. Metakaolin) 100 Gewichtsteile1. Anhydrous dehydrated kaolin, which has been obtained by calcining under such temperature and time conditions that the characteristic, exothermic kaolin heat tone, which takes place at about 98O 0 C, did not take place after the dehydration (ie metakaolin) 100 parts by weight
2. Wasserfreier dehydratisierter Kaolin, der durch Calcinieren unter solchen Temperatur- und Zeitbedingungen erhalten worden ist, daß die exotherme Kaolinwärmetönung nach der2. Anhydrous dehydrated kaolin obtained by calcining under such temperature and time conditions is that the exothermic kaolin heat tone after the
Dehydratisierung stattgefunden hat 50 bis 1000, vorzugsweise 300 bisDehydration has taken place from 50 to 1000, preferably from 300 to
700 Gewichtsteile700 parts by weight
3. NaOH entsprechend 0,40 bis 0,75 Mol Na2O3. NaOH corresponding to 0.40 to 0.75 mol Na 2 O
je Mol Al2O3 in 1 und 2per mole of Al 2 O 3 in 1 and 2
4. Wasser in der zur Bildung von 10- bis 30-, vor4. Water in the to form 10 to 30, before
zugsweise 12- bis 18gewichtsprozentiger Natronlauge mit dem
NaOH erforderlichen Mengepreferably 12 to 18 weight percent sodium hydroxide solution with the
NaOH required amount
5. Nichtcalcinierter, vollständig hydratisierter Kaolin um ein kohärentes Gemisch mit 1, 2, 35. Uncalcined, fully hydrated kaolin around a coherent mixture of 1, 2, 3
und 4 zu bildenand 4 to form
Die hydrothermal umgesetzten Teilchen enthalten ein komplexes, kristallines Natriumaluminosilicathydrat von erheblichem Basenaustauschvermögen und hydratisierten Ton. Insbesondere enthält das hydrothermal umgesetzte Material ein mikrokristallines, zeolithisches Molekularsieb mit dem Röntgenbeugungsdiagramm eines Natriumzeoliths X oder des Natriumzeoliths Y, vorzugsweise eine Form von Natriumzeolith Y mit einem hohen Molverhältnis von Siliciumdioxid zu Aluminiumoxid von mindestens 4, das stark mit mikrokristallinem Kaolin gebunden ist.The hydrothermally reacted particles contain a complex, crystalline sodium aluminosilicate hydrate of significant base exchange capacity and hydrated clay. In particular, the hydrothermally converted material contains a microcrystalline, zeolitic molecular sieve with the X-ray diffraction diagram of a sodium zeolite X or the sodium zeolite Y, preferably a form of sodium zeolite Y with a high molar ratio of silicon dioxide to aluminum oxide of at least 4, which is strongly bound with microcrystalline kaolin.
Um das teilchenförmige Molekularsieb in einen aktiven Spaltkatalysator überzuführen, wird ein beträchtlicher Teil der Natriumionen gegen Nichtalkalikationen, wie Ammoniumionen, Wasserstoffionen J und/oder Kationen von Metallen der Gruppe IB bis VIII des Periodischen Systems, ausgetauscht. Dann werden die Teilchen durch Wärmebehandlung dehydratisiert und aktiviert. Die härtende Wärmebehandlung kann bereits vor dem Einbringen in die katalytische Spaltanlage, aber auch in der katalytischen Spaltanlage selbst durchgeführt werden.In order to convert the particulate molecular sieve into an active cleavage catalyst, a considerable part of the sodium ions is exchanged for non-alkaline cations, such as ammonium ions, hydrogen ions J and / or cations of metals from group IB to VIII of the periodic table. Then the particles are dehydrated and activated by heat treatment. The hardening heat treatment can be carried out before it is introduced into the catalytic cracking system, but also in the catalytic cracking system itself.
Vorzugsweise werden die Spaltkatalysatoren durch Ionenaustausch mit Ammoniumionen und anschließende Wärmeaktivierung hergestellt.The cleavage catalysts are preferably by ion exchange with ammonium ions and then Heat activation established.
Die erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren eignen sich für die Spaltung von Kohlenwasserstoffen bei Katalysatortemperaturen von etwa 425 bis etwa 540° C, Drücken von 1 bis 4 ata und hohen Umwandlungsgraden von mehr als 55%. Sie sind selbst bei sehr hohen Umwandlungsgraden hochgradig selektiv und ergeben daher hohe Benzin- und niedrige Koks- und Gasausbeuten. Die Koksbildung ist gewöhnlich beträchtlich geringer als bei Verwendung von handelsüblichen Kaolinkatalysatoren bei dem gleichen Umwandlungsgrad. Die erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren sind den mit Säure aktivierten Tonkatalysatoren überlegen. Katalysatoren, die mit den bevorzugten Mengen an Bestandteilen hergestellt worden sind, sind anderen Molekularsiebkatalysatoren in ihrer Regenerierbarkeit überlegen, da sie einen hohen Grad von Selektivität bei guten Umwandlungsgraden beibehalten, selbst wenn sie unter Temperatur- und Zeitbedingungen mit Dampf behandelt worden sind, unter denen andere Katalysatoren an Aktivität und Selektivität einbüßen. Bei den neuen Katalysatoren bleibt auch die mechanische Festigkeit nach der Dampfbehandlung weitgehend erhalten. Die Katalysatoren erleiden daher keinen Schaden, wenn sie unabsichtlich bei der Verwendung oder Regenerierung thermischen Bedingungen ausgesetzt werden, unter denen andere Katalysatoren unbrauchbar werden. Die erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren lassen sich zu Pillen strangpressen, die den technischen Härteanforderungen für den Gütegrad A genügen.The catalysts prepared according to the invention are suitable for the cleavage of hydrocarbons at catalyst temperatures of about 425 to about 540 ° C., pressures of 1 to 4 ata and high degrees of conversion of more than 55%. They are highly selective even at very high degrees of conversion and therefore give high gasoline and low coke and gas yields. Coke formation is usually considerably less than when using commercial kaolin catalysts at the same degree of conversion. The catalysts prepared according to the invention are superior to the acid activated clay catalysts. Catalysts made with the preferred amounts of ingredients are superior to other molecular sieve catalysts in regenerability because they maintain a high level of selectivity with good conversion levels even when steamed under conditions of temperature and time similar to others Catalysts lose their activity and selectivity. The mechanical strength of the new catalytic converters is largely retained after steam treatment. The catalysts therefore do not suffer any damage if they are inadvertently exposed during use or regeneration to thermal conditions under which other catalysts become unusable. The catalysts produced according to the invention can be extruded into pills which meet the technical hardness requirements for grade A.
Wenn das Verhältnis von hochtemperaturcalciniertem-Ton zu tieftemperaturcalciniertem Ton beträchtlich größer ist als das oben angegebene bevorzugte Verhältnis, kann es zu Schwierigkeiten bei der Kristallisation des Produkts kommen, und das Produkt kann unter Umständen nicht das gewünschte Spaltvermögen aufweisen. Wenn andererseits das Verhältnis von hochtemperaturcalciniertem Ton zu Metakaolin beträchtlich geringer ist als das erfindungsgemäß bevorzugte Verhältnis, hat der erhaltene Katalysator nicht die außergewöhnliche Wärmebeständigkeit der Katalysatoren, die mit dem bevorzugten Verhältnis von etwa 6 Teilen hochtemperaturcalciniertem Ton zu 1 Teil Metakaolin hergestellt worden sind. Die letzteren können daher noch brauchbar sein, nachdem sie mehrere Stunden bei Temperaturen beträchtlich über 870°C mit Dampf behandelt worden sind. Im Gegensatz dazu können Katalysatoren, die aus ähnlichen Reaktionsteilnehmern, jedoch mit 2 bis 3 Teilen hochtemperaturcalciniertem Ton zu 1 Teil tieftemperaturcalciniertem Ton, hergestellt worden sind, in ihrer Brauchbarkeit auf Arbeitsgänge beschränkt sein, bei denen der Katalysator einer Dampfbehandlung bei weniger als 8430C unterworfen wird.If the ratio of high temperature calcined clay to low temperature calcined clay is significantly greater than the preferred ratio given above, difficulties in crystallizing the product may arise and the product may not have the desired cleavage properties. On the other hand, if the ratio of high temperature calcined clay to metakaolin is considerably less than the preferred ratio of the present invention, the resulting catalyst does not have the exceptional heat resistance of the catalysts made with the preferred ratio of about 6 parts high temperature calcined clay to 1 part metakaolin. The latter may therefore still be useful after having been steamed for several hours at temperatures well above 870 ° C. In contrast, catalysts which have been, however, made from similar reactants with 2 to 3 parts hochtemperaturcalciniertem clay to 1 part tieftemperaturcalciniertem clay, be limited in their utility to operations in which subject the catalyst to a steam treatment at less than 843 0 C. will.
Als »Kaolin« werden hier Tone bezeichnet, deren überwiegender Mineralbestandteil Kaolinit, Dickit, Anauxit, Nacrit oder Halloysit sein kann. Diese Mineralieivsind wasserhaltige, kristalline Aluminiumsilicate der allgemeinen Formel"Kaolin" refers to clays whose main mineral components are kaolinite, dickite, Can be anauxite, nacrite or halloysite. These minerals are hydrous crystalline aluminum silicates the general formula
Al2O -2SiO2-^H2O,Al 2 O -2SiO 2 - ^ H 2 O,
worin X gewöhnlich 2 beträgt, mit Ausnahme (verschiedener Halloysite, bei denen X=A ist.where X is usually 2, with the exception of (various halloysites where X = A.
Reaktionsteilnehmer 1. Der tieftemperaturcalcinierte Kaolin Dieser Ton, der gewöhnlich als »Metakaolin« beKaolin als Verdünnungsmittel enthält, läßt es sich leicht verformen, wenn man einen Kaolin von guter Plastizität verwendet. 'Man kann aber auch Zusätze beigeben, die das Strangpressen erleichtern. Die Teilchen können auch durch Formpressen oder Zerstäubungstrocknung hergestellt werden. Im letzteren Falle erhält man den Katalysator in Form von Mikrokügelchen mit Teilchengrößen zwischen 44 und 150 μ. In diesem Falle soll das anfängliche Gemisch von ίο Alkalilauge und Tonen mit einer Lauge von weniger als 10%, z-B. mit 5%iger Natronlauge, hergestellt werden. Diese Aufschlämmung wird dann bei Temperaturen nicht über 550C durch Zerstäubungstrocknung zu Mikrokügelchen von für die nachfolgendeReactants 1. The low-temperature calcined kaolin This clay, which usually contains as "metakaolin" beKaolin as a diluent, can be easily deformed if one uses a kaolin of good plasticity. 'But you can also add additives that make extrusion easier. The particles can also be made by compression molding or spray drying. In the latter case, the catalyst is obtained in the form of microspheres with particle sizes between 44 and 150 μ. In this case, the initial mixture of ίο alkali and clays with an alkali of less than 10%, e.g. with 5% strength sodium hydroxide solution, it can be prepared. This slurry then turns into microspheres of for the following by spray drying at temperatures not exceeding 55 ° C.
zeichnet wird, ist ein amorphes, praktisch wasserfreies 15 Wärmebehandlung geeignetem Na2O/H2O-Gehalt verformt und dann zum Kristallisieren gebracht. Die Preßverformung kann etwas mehr uncalcinierten Ton erfordern als andere Verformungsmethoden. Die Feststoffe können auch auf einer rotierenden Pfanne (z. B. i )is drawn, an amorphous, practically anhydrous 15 heat treatment suitable Na 2 O / H 2 O content is deformed and then made to crystallize. Compression molding can require slightly more uncalcined clay than other molding methods. The solids can also be placed on a rotating pan (e.g. i)
Aluminiumsilicat der angenäherten Formel Al2O -2SiOAluminum silicate of the approximate formula Al 2 O -2SiO
und wird erhalten, indem man Kaolin bei 540 bisand is obtained by adding kaolin at 540 bis
8450C calciniert, bis der Glühverlust unterhalb 1% 20 einer Dravo-Mühle) agglomeriert werden.845 0 C calcined until the loss on ignition below 1% 20 of a Dravo mill) are agglomerated.
liegt. Unter diesen Bedingungen hat der Ton nicht die charakteristische Kaolinwärmeabgabe nach der Dehydratisierung erlitten. Man kann Metakaolin verwenden, der die üblichen Verunreinigungen des Ausgangskaolins enthält, wie Titanoxid, Glimmer, Quarz, Feldspat und eisenhaltige Stoffe. Das Calcinieren von Kaolin im Nichols-Herreshoff-Ofen ist in der USA.-Patentschrift 3 014 836 beschrieben. Um nach dieser Patentschrift Metakaolin zu erhalten, wird der Kaolin nur durch die Heizzone Nr. 3 des Ofens geführt, so daß das gesamte, chemisch gebundene "Wasser entfernt wird.located. Under these conditions the clay does not have the characteristic kaolin heat output after the Suffered from dehydration. One can use metakaolin, which contains the usual impurities of the Starting kaolin contains such as titanium oxide, mica, quartz, feldspar and ferrous substances. The calcining of kaolin in the Nichols-Herreshoff furnace is described in U.S. Patent 3,014,836. Around According to this patent specification, to obtain metakaolin, the kaolin is only passed through heating zone no. 3 of the furnace out so that all of the chemically bound "water is removed.
2. Der hochtemperaturcalcinierte Ton Für die Verwendung in der Wirbelschicht soll der Katalysator Korngrößen von 74 bis 150 μ haben; für Katalysator-Fließbetten eignen sich Teilchen von etwa 4,7 bis 2,4 mm.2. The high-temperature calcined clay For use in the fluidized bed, the Catalyst grain sizes from 74 to 150 μ have; particles of about 4.7 to 2.4 mm.
Umsetzungimplementation
Das Reaktionsgemisch wird unter die Dehydratisierung verhindernden Bedingungen bei geeigneten Temperaturen zu einem synthetischen, kristallinen Zeolith umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wird zunächst mindestens 12 Stunden, vorzugsweise 24 Stunden, bei Temperaturen von etwa 21 bis 550C gealtert und dann 12 bis 44 Stunden, oder bis der Zeolith kristallisiert, ohne Dehydratisierung auf TemperaturenThe reaction mixture is converted to a synthetic, crystalline zeolite under conditions preventing dehydration at suitable temperatures. The reaction mixture is first aged for at least 12 hours, preferably 24 hours, at temperatures of about 21 to 55 ° C. and then for 12 to 44 hours, or until the zeolite crystallizes, without dehydration to temperatures
Der hochtemperaturcalcinierte Ton ist ein amorphes 35 von etwa 65 bis 12O0C erhitzt. Der so erhaltene Zeolith
Material, das durch Calcinieren von Kaolin bei 870
fbis 10950C bis zu einem Glühverlust unter 1% und
für eine solche Zeitdauer erhalten wird, daß die
Kaolinwärmeabgabe erfolgt ist, nachdem die Dehydratation im wesentlichen beendet ist. Auch zur 40 als 48 Stunden, bei niedriger Temperatur kann schäd-Herstellung
dieses Ausgangsstoffes kann Kaolin ver- lieh sein und die Kristallisation verhindern. Die gün-The clay is an amorphous hochtemperaturcalcinierte 35 heated from about 65 to 12O 0 C. The thus obtained zeolite material obtained by calcining kaolin at 870
f up to 1095 0 C up to a loss on ignition below 1% and
is obtained for such a period that the
Kaolin exotherm has occurred after the dehydration has essentially ceased. Even for 40 to 48 hours at a low temperature, kaolin can be lent to this raw material and prevent crystallization. The favorable
hat das Röntgenbeugungsspektrum von »Natriumzeolith y« (vgl. USA.-Patentschrift 3 130 007) oder von »Natriumzeolith X« (vgl. USA.-Patentschrift 2 882 244). Längeres Altern, z. B. wesentlich längerhas the X-ray diffraction spectrum of “sodium zeolite y” (cf. USA. patent 3 130 007) or of “sodium zeolite X” (cf. USA. patent 2 882 244). Prolonged aging, e.g. B. much longer
wendet werden, der die üblichen Verunreinigungen enthält. Die Kaolinwärmeabgabe kann leicht durch Differentialthermoanalyse nach der Methode bestimmt stigste Alterungszeit richtet sich nach der Alterungstemperatur und der Dosierung des Ätzalkalis. Wie erwähnt, wird die Reaktion unter solchen Be-which contains the usual impurities. The kaolin heat dissipation can easily through Differential thermal analysis according to the method determined maximum aging time depends on the aging temperature and the dosage of the caustic alkali. As mentioned, the reaction under such conditions
werden, die von Ralph E. Grim in »Clay Mine- 45 dingungen durchgeführt, daß keine Dehydratisierungcarried out by Ralph E. Grim in “Clay Mine- 45 Conditions That No Dehydration
ralogy«, S. 203 (Verlag McGraw Hill Book Company, Inc., 1953), beschrieben ist. Diese Form von calciniertem Ton kann erhalten werden, indem man den Ton durch die sieben Heizzonen des Nichols-Herreshoff-Ofens gemäß der USA.-Patentschrift 3 014 836 führt.ralogy ", p. 203 (McGraw Hill Book Company, Inc., 1953). This form of calcined Clay can be obtained by passing the clay through the seven heating zones of the Nichols-Herreshoff oven according to U.S. Patent 3,014,836.
Herstellung der Reaktionsgemische Die Feststoffe im Reaktionsgemisch sollen Teilchendes teilchenförmigen Reaktionsgemisches erfolgt. Der auf die Reaktionskomponenten im, Reaktionsgefäß ausgeübte Dampfdruck muß gleich dem Dampfdruck sein, der von Reaktionsteilnehmern bei derjenigen Erhitzungstemperatur erzeugt wird, bei der sowohl die Dehydratisierung als auch die Kondensation, die ein unerwünschtes Auslaugen zur Folge haben würde, verhindert wird. Bei den einfachsten Methoden zur Durchführung der Reaktion wird der autogene Druck angewandt. Eine Methode besteht darin, die Reaktion in einem geschlossenen Gefäß durchzuführen. Eine andere Möglichkeit, um die Teilchen unter praktisch autogenem Druck zu halten, besteht darin, die Teilchen in einem nichtreaktionsfähigen Kohlenwasser-Preparation of the Reaction Mixtures The solids in the reaction mixture should be particulate particulate reaction mixture takes place. The reaction components in the reaction vessel The vapor pressure exerted must be equal to the vapor pressure of the reactants Heating temperature is generated at which both the dehydration and the condensation, the undesirable leaching is prevented. The simplest methods for Autogenous pressure is used to carry out the reaction. One method is to respond to be carried out in a closed vessel. Another way to get the particles under handy to maintain autogenous pressure consists in keeping the particles in a non-reactive hydrocarbon
größen von weniger als 74 μ haben. Das Gemisch kann in der Schneckenmühle hergestellt werden, oder man kann die Alkalilauge zu einem Gemisch aus den calcinierten Kaolinen bei Raumtemperatur zusetzen und dieses Gemisch dann durch Zusatz von uncalci-are less than 74μ in size. The mixture can be prepared in the screw mill, or the alkali can be added to a mixture of the calcined kaolins at room temperature and then this mixture by adding uncalci-
niertem Ton auf eine zur Verformung geeignete Kon- 60 stofföl umzusetzen, das auf der gewünschten Tempe-ned clay to a polluting oil suitable for deformation, which is at the desired temperature
sistenz bringen. ratur gehalten wird.bring stability. temperature is maintained.
Das Reaktionsgemisch kann zwar in Masse umgesetzt und dann granuliert werden; vorzugsweise wird jedoch das Reaktionsgemisch erst zu Teilchen der für den fertigen Katalysator gewünschten Form und Größe verformt, da diese Form bei der weiteren Verarbeitung erhalten bleibt. Wenn das Reaktionsgemisch beträchtliche Mengen an uncalciniertem Ionenaustausch und AktivierungThe reaction mixture can be converted in bulk and then granulated; preferably however, the reaction mixture only becomes particles of the shape desired for the finished catalyst and size deformed, as this shape is retained during further processing. If the reaction mixture contains significant amounts of uncalcined Ion exchange and activation
Vorzugsweise wird das Umsetzungsprodukt vor der thermischen Aktivierung dem Ionenaustausch unterworfen und dann durch Calcinieren dehydratisiert. The reaction product is preferably subjected to ion exchange prior to thermal activation subjected and then dehydrated by calcining.
Zum Ionenaustausch können Salze von Ammonium,For ion exchange, salts of ammonium,
Barium, Calcium, Magnesium, Mangan, Chrom, Kobalt, Nickel, Eisen, Zink, Aluminium, seltenen Erdmetallen (Lanthan, Praseodym, Neodym, Cer und Samarium) oder Edelmetallen,!wie Platin und Palladium, Säuren oder Gemische.aus Metallsalzen und Ammoniumsalzen verwendet werden. Die spezifischen Wirkungen dieser sowie anderer Kationen der Gruppen IB bis VIII des Periodischen Systems auf Spaltkatalysatoren vom Molekularsiebtyp sind bekannt. Zum Ionenaustausch kann man anorganische Salze, wie Chloride, oder organische Salze, wie Acetate, verwenden. Normalerweise werden die ionisierbaren Salze in Form von wäßrigen Lösungen verwendet.Barium, calcium, magnesium, manganese, chromium, cobalt, nickel, iron, zinc, aluminum, rare earth metals (Lanthanum, praseodymium, neodymium, cerium and samarium) or precious metals, such as platinum and palladium, Acids or mixtures of metal salts and ammonium salts can be used. The specific Effects of these and other cations of groups IB to VIII of the Periodic Table on fission catalysts of the molecular sieve type are known. Inorganic salts, such as chlorides, or organic salts such as acetates. Usually the ionizable Salts used in the form of aqueous solutions.
Zur Aktivierung können die Produkte des Ionenaustausches 2 bis 4 Stunden bei etwa 540 bis 87O0C mit 100%igem Wasserdampf behandelt werden. Hierdurch werden die Teilchen dehydratisiert und gehärtet. Gegebenenfalls können die Teilchen vor der Dampfbehandlung 1J2 bis 24 Stunden an der Luft bei 425 bis 650°C calciniert werden, oder sie können an Stelle der Dampfbehandlung an der Luft bei Temperaturen bis etwa 9300C calciniert werden.For activation, the products of ion exchange may be treated at about 540 to 87O 0 C with 100% steam for 2 to 4 hours. This dehydrates and hardens the particles. Optionally, the particles may be prior to the steaming 1 J 2 to 24 hours in air at 425 to 650 ° C calcined, or they can be calcined in air at temperatures up to about 930 0 C instead of the steam treatment.
Bei den in diesem Beispiel beschriebenen Verfahren werden die folgenden Kaolintone verwendet:The procedures described in this example use the following kaolin clays:
Physikalische MerkmalePhysical characteristics
Spezifisches Gewicht specific weight
Feuchtigkeit, Maximum, Gewichtsprozent ...Moisture, maximum, weight percent ...
Gewichtsprozent > 74 μ (Naßsiebanalyse) ...Weight percent> 74 μ (wet sieve analysis) ...
Mittlere Teilchengröße, μ Mean particle size, μ
pH pH
Typische chemische Analyse (auf Gewichtsbasis,
feuchtigkeitsfrei)Typical chemical analysis (on a weight basis,
moisture-free)
Glühverlust bei 982°C, % Loss on ignition at 982 ° C,%
Kieselsäure, % Silica,%
Aluminiumoxid, % Alumina,%
Eisenoxid Iron oxide
Titandioxid, % Titanium dioxide,%
Calcinierungsbehandlung Calcination treatment
Zusammensetzung composition
Gemäß der Erfindung wird ein pelletisierter zeolithischer Spaltkatalysator von bemerkenswerter Aktivität und Regenerierbarkeit, der den Härteanforderungen für die Sorte A pelletisierter Katalysatoren genügt, aus einem Gemisch von Tonen, wie folgt, hergestellt: According to the invention, a pelletized zeolitic cracking catalyst becomes remarkable in activity and regenerability, which meets the hardness requirements for grade A pelletized catalysts is sufficient, made from a mixture of clays, as follows:
3887 g Satinton Nr. 1 und 648 g Satinton Nr. 2 werden langsam in einer Pfanne mit 4000 ml 16gewichtsprozentiger
Natronlauge mit einem Glasstab bis zur Erreichung einer gleichmäßigen Konsistenz
gemischt. Zu 9085 g »Min-Chem Spezial« wird in einem Doppelschneckenkneter das Gemisch von Satintonen
und Natronlauge zugesetzt. Die Pfanne wird mit 500 ml 10%iger Natronlauge nachgespült, die ebenfalls
in den Kneter eingegeben werden. Um die Mischung im Kneter strangpreßbar zu machen, werden
weitere 350 ml 16%iger Natronlauge zugesetzt, so daß die Gesamtmenge an 16%iger Natronlauge
5674 g beträgt. Nach dem letzten Zusatz von Natronlauge wird der Ansatz noch 10 Minuten geknetet. Am
Ende des Knetvorganges beträgt die Temperatur der Beschickung 310C. Das Gemisch wird unter einem
Vakuum von 711 bis 732 mm Hg mittels einer Schnekkenstrangpresse mit Löchern von 4,32 mm Durchmesser
stranggepreßt, und die Stränge werden zu Pellets von 6,35 mm Länge zerschnitten. Innerhalb
der ersten halben Stunde steigt die Temperatur des aus der Strangpresse austretenden Gutes allmählich
von 33 0C auf 51 bis 52° C an. Die Strangpreßdauer
beträgt 34 Minuten auf die angewandte Kraft 11,97 kWh/t.
1,9 1 fassende Glashäfen werden mit den frischen Strangpreßlingen vollständig gefüllt, dicht verschlossen,
24 Stunden bei 24° C aufbewahrt und dann 24 Stunden in einen 93 0C heißen Ofen eingesetzt.
Das Röntgenbeugungsdiagramm ergibt die Anwesenheit von Kaolinit und kristallinem Natriumzeolith Y
mit einem Molverhältnis von SiO2 zu Al2O3 von mehr
als 4.3887 g of Satinton No. 1 and 648 g of Satinton No. 2 are slowly mixed in a pan with 4000 ml of 16% strength by weight sodium hydroxide solution using a glass rod until a uniform consistency is achieved. The mixture of satin clay and sodium hydroxide solution is added to 9085 g of “Min-Chem Spezial” in a twin-screw kneader. The pan is rinsed with 500 ml of 10% sodium hydroxide solution, which are also added to the kneader. In order to make the mixture extrudable in the kneader, a further 350 ml of 16% sodium hydroxide solution are added so that the total amount of 16% strength sodium hydroxide solution r is 5674 g. After the last addition of sodium hydroxide solution, the batch is kneaded for a further 10 minutes. At the end of kneading, the temperature of the feed 31 0 C. The mixture is extruded under a vacuum from 711 to 732 mm Hg by means of a Schnekkenstrangpresse with holes of 4.32 mm in diameter and the strands are of 6.35 mm length to form pellets cut up. Within the first half hour, the temperature exiting the extruder material gradually increases from 33 0 C to 51 to 52 ° C at. The extrusion time is 34 minutes with the applied force 11.97 kWh / t.
1.9 1 glass barrel ports are completely filled with the fresh extrudates, sealed, stored for 24 hours at 24 ° C and then 24 hours in a 93 0 C oven used. The X-ray diffraction diagram shows the presence of kaolinite and crystalline sodium zeolite Y with a molar ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 of more than 4.
Ohne Waschen oder Trocknen werden Ansätze der Pellets zu je 800 bis 900 g 48 Stunden bei 82 ± 60C in einer Säule dem Ionenaustausch mit Ammoniumnitratlösung unterworfen. Am Ende des Austauschvorganges beträgt der Na2O-GeImIt der abfließenden Lösung, elektrometrisch bestimmt, 0,027% und der pH-Wert 7,3. Der Na2O-Gehalt der Teilchen liegt nach dem Ionenaustausch im Bereich von 0,44 bis 0,78% (bezogen auf das Gewicht der Teilchen ohne flüchtige Anteile).Without washing or drying, batches of the pellets of 800 to 900 g each are subjected to ion exchange with ammonium nitrate solution for 48 hours at 82 ± 6 ° C. in a column. At the end of the exchange process, the Na 2 O content of the flowing solution, determined electrometrically, is 0.027% and the pH value is 7.3. The Na 2 O content of the particles after the ion exchange is in the range from 0.44 to 0.78% (based on the weight of the particles without volatile components).
Vier Proben dieser Teilchen (Pellets) werden im Röhrenofen je 4 Stunden mit 100%igem Wasserdampf stabilisiert. Zur Behandlung der ersten Probe wird Dampf von 8430C verwendet. Das Produkt wird als »Katalysator A« bezeichnet. Die zweite Probe wird mit Dampf von 857° C behandelt und ergibt den »Katalysator B«. Die dritte, bei 871° C mit DampfFour samples of these particles (pellets) are stabilized in the tube furnace for 4 hours each with 100% steam. Steam at 843 ° C. is used to treat the first sample. The product is referred to as "Catalyst A". The second sample is treated with steam at 857 ° C and results in "Catalyst B". The third, at 871 ° C with steam
109 536/348109 536/348
behandelte Probe liefert den »Katalysator C«. Um die obere Grenze der thermischen Stabilität zu bestimmen, wird die Wasserdampfbehandlung an einer vierten Probe bei 896°C durchgeführt (»Katalysator D«). Nach der Dampfbehandlung werden die physikalischen Kennwerte der Katalysatoren bestimmt, und die katalytischen Eigenschaften werden nach der nachstehend beschriebenen »CAT-D«-Methode untersucht. Die vier Proben der Tonkatalysatoren, die jeweils weniger als 1 % Na2O enthalten und analytisch zu etwa 45 % aus Al2O3 und zum Rest aus SiO2 bestehen, werden mit einem handelsüblichen pelletisierten, säureaktivierten Spaltkatalysatdr der Härtesorte A von praktisch der gleichen chemischen Zusammensetzung (»Katalysator E«) verglichen, der durch Pelletisieren von uncalciniertem Kaolin mit konzentrierter Schwefelsäure, Umsetzung mit der Schwefelsäure und sofortiges thermisches Desulfatieren der Pellets unter reduzierenden Bedingungen ohne Auswaschen der löslichen Anteile erhalten und vor der Prüfung 4 Stunden an der Luft bei 566° C calciniert worden ist. Die Ergebnisse sind in Tabellenform zusammengefaßt.treated sample provides the "catalyst C". In order to determine the upper limit of the thermal stability, the steam treatment is carried out on a fourth sample at 896 ° C ("Catalyst D"). After the steam treatment, the physical characteristics of the catalysts are determined and the catalytic properties are investigated using the "CAT-D" method described below. The four samples of the clay catalysts, which each contain less than 1% Na 2 O and analytically consist of about 45% Al 2 O 3 and the remainder of SiO 2 , are practically the same with a commercially available pelletized, acid-activated cracked catalyst of hardness type A chemical composition ("catalyst E") compared to that obtained by pelletizing uncalcined kaolin with concentrated sulfuric acid, reacting with the sulfuric acid and immediately thermally desulfating the pellets under reducing conditions without washing out the soluble components, and before testing for 4 hours in air at 566 ° C has been calcined. The results are summarized in tabular form.
Bei der Kugelmühle-Härteprüfung werden Proben von Teilchen mit Korngrößen von mehr als 3,96 mm im Muffelofen bei 566° C calciniert, im Exsikkator aufbewahrt und unter gelindem Klopfen in tarierte, graduierte 100-cm3-Zylinder bis zur 80-cm3-Marke geschüttet, und das Gewicht von 80 cm3 der Probe wird bestimmt. Die 80-cm3-Probe wird dann in einen zylindrischen Behälter aus rostfreiem Stahl mit vier polierten Kugellagerkugeln aus rostfreiem Stahl von 23,8 mm Durchmesser eingebracht. Der Behälter wird dicht verschlossen und 1 Stunde mit 80 U/min auf Rollen um seine Längsachse rotieren gelassen. Dann werden die Teilchen auf einem Sieb mit 3,327 mm Maschenweite ausgesiebt, und die Härte wird nach dem Prozentsatz des Gewichts der Gesamtprobe berechnet, der auf dem Sieb zurückgehalten wird.In the ball mill hardness test, samples of particles with grain sizes of more than 3.96 mm are calcined in a muffle furnace at 566 ° C, stored in the desiccator and, with gentle tapping, in tared, graduated 100 cm 3 cylinders up to 80 cm 3 - The mark is poured and the 80 cm 3 weight of the sample is determined. The 80 cm 3 sample is then placed in a cylindrical stainless steel container with four polished stainless steel ball bearing balls 23.8 mm in diameter. The container is tightly closed and allowed to rotate around its longitudinal axis on rollers at 80 rpm for 1 hour. The particles are then screened out on a 3.327 mm mesh screen and the hardness is calculated from the percentage of the weight of the total sample retained on the screen.
ίο Die Methode zur Bestimmung der Luftstrahlhärte ist in der USA.-Patentschrift 3 024 206 beschrieben. ίο The method for determining the air jet hardness is described in U.S. Patent 3,024,206.
Der »CATO-D«-Test ist eine Abänderung der »CAT-A«-Methode, die in »Laboratory Method for Determining the Activity of Cracking Catalysts« von J. Alexander und H. E. S h i m ρ, S. R 537, National Petroleum News, 2. August 1944, beschrieben ist. Beim CAT-D-Test wird eine Beschickung aus schwerem Gasöl verwendet und die Spaltung bei 4820C mit 10% Wasserdampf und einer Flüssigkeitsdurchsatzgeschwindigkeit von 1,0 für eine 15minutige Betriebszeit durchgeführt.The "CATO-D" test is a modification of the "CAT-A" method described in "Laboratory Method for Determining the Activity of Cracking Catalysts" by J. Alexander and HE S him ρ, S. R 537, National Petroleum News, August 2, 1944. When CAT-D test a feeding is used from heavy gas oil and carried out the cleavage at 482 0 C with 10% water vapor and a liquid throughput rate of 1.0 for a 15minutige operating time.
Der Ausdruck »Kaolinkoksfaktor«, der bei der Wiedergabe von vergleichenden katalytischen Daten benutzt wird, bezieht sich auf einen Wert, der durch Vergleich der Koksablagerung auf dem Versuchskatalysator mit derjenigen auf einem handelsüblichen Kaolinkatalysator, beim gleichen Umwandlungsgrad (extrapoliert) erhalten wird.The term "kaolin coke factor" used when rendering comparative catalytic data is used refers to a value obtained by comparing the coke deposit on the test catalyst with that on a commercially available kaolin catalyst, with the same degree of conversion (extrapolated) is obtained.
Katalysatorcatalyst
DampfbehandlungSteam treatment
0C 0 C
Stunden .......Hours .......
Physikalische Eigenschaften
Schüttdichte Physical Properties
Bulk density
Härtehardness
BMH* BMH *
AJH** AJH **
SpaltvermögenSplitting power
Benzin, Volumprozent Gasoline, volume percentage
Koks, Gewichtsprozent Coke, weight percent
Gas, Gewichtsprozent Gas, weight percent
Gasdichte Gas density
Umwandlungsgrad, Gewichtsprozent
Koksfaktor Degree of conversion, percent by weight
Coke factor
843 4843 4
0,9270.927
97,7 19,397.7 19.3
52,552.5
2,3 14,82.3 14.8
1,48 60,51.48 60.5
0,460.46
857
4857
4th
0,9360.936
96,1
21,396.1
21.3
50,550.5
1,7
12,41.7
12.4
1,46
55,81.46
55.8
0,430.43
871
4871
4th
0,9420.942
96,7
25,396.7
25.3
46,646.6
2,0
12,12.0
12.1
1,39
52,71.39
52.7
0,560.56
896
4896
4th
0,9640.964
95,8
15,695.8
15.6
38,6
1,4
8,2-1,28 38.6
1.4
8.2-1.28
41,3
0,6941.3
0.69
keine
keinenone
none
0,7790.779
99,1
26,399.1
26.3
35,035.0
4,2
20,44.2
20.4
1,45
55,41.45
55.4
1,081.08
Kugelmühlenhärte. ** Luftstrahlhärte. ♦*♦ Vergleichskatalysator.Ball mill hardness. ** Air jet hardness. ♦ * ♦ Comparative catalyst.
Die Werte in der Tabelle zeigen, daß der Versuchskatalysator, der sehr selektiv für die Bildung von Benzin ist, thermisch und mechanisch selbst nach einer Dampfbehandlung bei 8710C stabil ist.The values in the table show that the experimental catalyst which is highly selective for the formation of gasoline, thermally and mechanically stable even after a steam treatment at 871 0 C.
Die katalytischen Werte in der Tabelle zeigen auch, daß die Versuchs-Kaolinkatalysatoren, die bei 843 bis 8710C dampfbehandelt worden sind, als Spaltkatalysator beträchtlich wirksamer sind als der nicht mit Dampf behandelte handelsübliche, säureaktivierte Kaolinkatalysator und bei ähnlichen oder etwas höheren Umwandlungsgraden beträchtlich mehr Benzin liefern. Außerdem zeigen die katalytischen Werte, daß der Versuchskatalysator, obwohl er bei der Wärmebehandlung bei 896° C einen gewissen Aktivitätsverlust erleidet, nach der Dampfbehandlung bei 8960C in bezug auf die Benzinausbeute mit dem nicht mit Dampf behandelten handelsüblichen Tonkatalysator vergleichbar ist.The catalytic values in the table also show that the experimental Kaolinkatalysatoren which have been steam-treated at 843-871 0 C, as a cracking catalyst are considerably more effective than the non-steamed, commercially available, acid-activated Kaolinkatalysator and similar or slightly higher conversion levels considerably more Deliver gasoline. Also show the catalytic values that the attempt catalyst, although it suffers a certain loss of activity during heat treatment at 896 ° C, is comparable after steam treatment at 896 0 C with respect to the yield of gasoline with the non-treated with steam commercial clay catalyst.
Dieses Beispiel zeigt einige der Wirkungen der Änderung des Natriumoxidgehaltes bei erfindungsgemäß
hergestellten Katalysatoren sowie die höhere Selektivität der Katalysatoren mit hohem Natriumoxidgehalt.
Das Beispiel zeigt auch die Überlegenheit der erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren gegenüber
bekannten handelsüblichen zeolithischen Molekularsieben mit einer Einbettungsmasse aus Kieselsäure-Aluminiumoxid-Gel.
Beim Betrieb in einer Versuchsanlage unter Ver-This example shows some of the effects of changing the sodium oxide content in catalysts made in accordance with the invention, as well as the higher selectivity of the high sodium oxide catalysts. The example also shows the superiority of the catalysts prepared according to the invention over known, commercially available zeolitic molecular sieves with an embedding mass of silica-alumina gel.
When operated in a test facility under
Wendung von Bestandteilen und Mengen, wie sie im Beispiel 1 angegeben sind, wird ein pelletisiertes Katalysatorgrundmaterial zum Kristallisieren gebracht, das zu 6,02% aus Na2O und zum Rest aus SiO2 und Al2O3 1 im Gewichtsverhältnis 1,17: 1 besteht. Die Pellets werden ansatzweise dem Ionenaustausch mit ln-Ammoniumnitratlösung unterworfen, und in verschiedenen Verfahrensstufen des Ionenaustausches werden Proben entnommen. Auf diese Weise werden Pellets erhalten, die 0,82, 1,28, 1,79, 2,26, 2,78 bzw. 3,96% Na2O (auf Gewichtsbasis der Pellets ohne flüchtige Bestandteile) enthalten. Die Röntgenbeugungsdiagramme der Pellets vor der Austauschbehandlung zeigen, daß sie 2O°/o Natriumzeolith Y mit einem Molverhältnis von SiO2 zu Al2O3 von 4,28 :1 enthalten. Um den Umwandlungsgrad zu steuern und die Wirkung der Dampfbehandlungsbedingungen auf die Aktivität und Selektivität zu untersuchen, werden Proben der Pellets nach dem Ionenaustausch 4 Stunden bei 788, 871 bzw. 8990C in Wasserdampf von 1 at calciniert und auf ihre katalytischen Eigenschaften bewertet. Einige Proben werden noch weitere 4 Stunden mit Dampf behandelt und wieder bewertet. Ein handelsüblicher, hochaktiver, zeolithischer Molekularsiebkatalysator wird vergleichsweise ebenso behandelt.Using the ingredients and amounts given in Example 1, a pelletized catalyst base material is made to crystallize, which consists of 6.02% Na 2 O and the remainder of SiO 2 and Al 2 O 3 1 in a weight ratio of 1.17: 1 exists. The pellets are batchwise ion-exchanged with an ammonium nitrate solution, and samples are taken in various stages of the ion-exchange process. In this way pellets are obtained which contain 0.82, 1.28, 1.79, 2.26, 2.78 and 3.96% Na 2 O, respectively (on a weight basis of the pellets without volatiles). The X-ray diffraction diagrams of the pellets before the exchange treatment show that they contain 20% sodium zeolite Y with a molar ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 of 4.28: 1. In order to control the degree of conversion and to investigate the effect of the steam treatment conditions on the activity and selectivity, samples of the pellets are calcined after the ion exchange for 4 hours at 788, 871 or 899 ° C. in steam of 1 atm and evaluated for their catalytic properties. Some samples are steamed for a further 4 hours and reassessed. A commercially available, highly active, zeolitic molecular sieve catalyst is treated comparatively in the same way.
Es wird festgestellt, daß der pelletisierte Katalysator, der 3,96 % Na2O enthält, nach der Dampfbehandlung bei 7320C ausgezeichnete Aktivität und Selektivität aufweist. Nach 4stündiger Dampfbehandlung bei 788° C ist er aber praktisch inaktiv und ergibt nur einen Umwandlungsgrad des Ausgangsgutes von 25 %. Der 2,78% Na2O enthaltende Katalysator ist nach 4stündiger Dampfbehandlung bei 7880C noch aktiv und hochgradig selektiv (Umwandlungsgrad 66 %), doch verliert er nach wiederholter Dampfbehandlung bei 788°C seine Aktivität.It is found that the pelletized catalyst containing 3.96% Na 2 O, which, after steaming at 732 0 C excellent activity and selectivity. After 4 hours of steam treatment at 788 ° C, however, it is practically inactive and only gives a degree of conversion of the starting material of 25%. The 2.78% Na 2 O-containing catalyst is after 4 hours steam treatment at 788 0 C still active and highly selective (degree of conversion 66%), but it loses after repeated steam treatment at 788 ° C its activity.
Ein Vergleich der Aktivität der erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren, die 0,82 bis 2,26 % Na2O enthalten, mit dem zeolithischen Vergleichskatalysator zeigt, daß die ersteren hohe Aktivitätswerte mit Umwandlungsgraden über 60 Gewichtsprozent beibehalten, wenn sie unter Bedingungen mit Dampf behandelt werden, unter denen der Vergleichskatalysator seine Aktivität verliert.A comparison of the activity of the catalysts prepared according to the invention containing 0.82 to 2.26% Na 2O with the comparative zeolite catalyst shows that the former retain high levels of activity with degrees of conversion above 60 percent by weight when treated with steam under conditions below which the comparative catalyst loses its activity.
Die Spaltwirkungsgrade der Katalysatoren werden bestimmt, indem man die gewichtsprozentuale Ausbeute an Benzin durch den gewichtsprozentualen Umwandlungsgrad dividiert und das Ergebnis mit 100 multipliziert. Der Vergleichskatalysator hat nach der Dampfbehandlung bei 788 bzw. 8430C einen berechneten Spaltwirkungsgrad von 71,2 bzw. 70,6%. Diese Werte stellen Benzinvolumina von 32,6 bzw. 51,7% bei Dampfbehandlungstemperaturen von 816 bzw. 7880C dar. Erfindungsgemäß hergestellte Katalysatoren, die 0,82 bis 2,78% Na2O enthalten, haben nach dem Aktivieren bei 843 bis 899° C viel höhere berechnete Spaltwirkungsgrade als der Vergleichskatalysator. So haben beispielsweise die Katalysatoren mit mehr als 1,78% Na2O nach dem Aktivieren bei bis 816° C außergewöhnlich hohe Spaltwirkungsgrade von 75 bis 78 %. Die Katalysatoren mit 0,82 bis 1,28% Na2O haben nach der Dampfbehandlung bei 816°C Spaltwirkungsgrade von 60 bis 69%. Die letzteren Katalysatoren arbeiten jedoch bei äußerst hohen Umwandlungsgraden (über 70%)- Demgemäß ίο ist die Gesamtbenzinerzeugung ausgezeichnet, obwohl das Verhältnis der Benzinbildung zum Gesamtumwandlungsgrad geringer ist als bei viel niedrigeren Umwandlungsgraden.The cracking efficiencies of the catalysts are determined by dividing the percentage by weight of gasoline yield by the percentage by weight of conversion and multiplying the result by 100. After the steam treatment at 788 and 843 ° C., the comparative catalyst has a calculated cracking efficiency of 71.2 and 70.6%, respectively. These values represent gasoline volumes of 32.6 and 51.7% at steam treatment temperatures of 816 and 788 ° C., respectively. Catalysts produced according to the invention which contain 0.82 to 2.78% Na 2 O have after activation at 843 to 899 ° C much higher calculated cracking efficiencies than the comparative catalyst. For example, the catalysts with more than 1.78% Na 2 O have exceptionally high cracking efficiencies of 75 to 78% after activation at up to 816 ° C. The catalysts with 0.82 to 1.28% Na 2 O have cracking efficiencies of 60 to 69% after steam treatment at 816 ° C. The latter catalysts, however, operate at extremely high conversion levels (over 70%) - accordingly ίο total gasoline production is excellent, although the ratio of gasoline formation to total conversion level is less than at much lower conversion levels.
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