Katalytisches Spalten
Explanation:
vgl.
Katalytisches Spalten (Cracken)
Im Gegensatz zum thermischen Cracken werden wesentlich bessere Umsetzungsergebnisse bei deutlich niedigeren Temperaturen erreicht. Des Weiteren kann etwa bei Atmosphärendruck und mit niedrigeren Temperaturen gearbeitet werden.
Folgende katalytische Cracker werden eingesetzt:
katalytischer Fließbett-Cracker
katalytischer Festbett-Cracker (Hydrocracker)
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/10/erdoel/a...
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Note added at 10 hrs (2010-01-15 08:11:53 GMT)
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weiter in demselben Kontext:
Beim Fließbett-Cracking wird ein staubförmiger Katalysator verwendet (FCC, fluid catalytic cracking). Der heiße, von der Regenerierung kommende Katalysator (600-750 °C) wird mit dem Einsatzstoff vermischt und über das Steigrohr (Riser) zum Reaktor geleitet. Die Reaktion findet sowohl im Riser als auch im Reaktor statt. Da das Cracken eine endotherme Reaktion ist, kühlt sich der Katalysator auf 480 und 540 °C ab. Gleichzeitig wird der Katalysator durch Koksablagerungen desaktiviert. Die Spaltreaktion kommt zum Erliegen. Am Kopf verlassen die Produkte den Reaktor über Zyklone, in denen der mitgerissene Katalysatorabrieb abgeschieden wird. Die gebildeten Produkte werden anschließend destillativ getrennt. Der abgetrennte Katalysator fließt nun über eine Fallleitung in den Regenerator, wo der Koks mit eingeblasener Luft abgebrannt wird.
Die ersten Crackkatalysatoren waren natürlich vorkommende Alumosilikate. In modernen FCC-Katalysatoren sind u.a. synthetische, seltenerdenhaltige Zeolithe enthalten.
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Note added at 11 hrs (2010-01-15 08:47:42 GMT)
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andere Quelle:
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In Raffinerien und petrochemischen Anlagen werden in großem Umfang Kohlenwasserstoffströme erzeugt, gelagert und verarbeitet. Ein typisches Verfahren ist das Steamcracken, bei dem Kohlenwasserstoffe wie Naphtha, Butan, Benzin oder LPG ("liquefied petroleum gas") thermisch gespalten werden und so olefinreiche Kohlenwasserstoffe erzeugt werden. Die meisten Steamcracker sind zur Maximierung des erzeugten Ethylens und/oder Propylens ausgelegt, wobei jedoch auch Kohlenwasserstoffe mit höherer Anzahl an C-Atomen erzeugt werden, deren Anteil mit ihrer Anzahl an C-Atomen deutlich abnimmt. Meistens werden die Bestandteile des sogenannten "C4-Schnitts" zumindest teilweise noch isoliert. Produkte mit mindestens 5 C-Atomen, der sogenannte "C5 + -Schnitt" (bei Steamcrackern auch "Pyrolysebenzin" genannt) werden üblicherweise zunächst nicht weiter aufgetrennt. Pyrolysebenzin neigt zum Verharzen. Die dafür verantwortlichen reaktiven Alkine, Alkenine, Diene und/oder Polyene und/oder Alkin-, Alken-, Alkenin-, Dienund/oder Polyensubstituenten aromatischer Verbindungen werden daher üblicherweise zunächst selektiv katalytisch hydriert, um das Produkt zu stabilisieren. Anschließend wird aus dem selektiv hydrierten Strom meist durch Destillation ein Schnitt aus Verbindungen mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen gewonnen. Dieser wird einer weiteren katalytischen Hydrierung zur Entfernung aller hydrierbaren Verbindungen, mit Ausnahme der aromatischen Ringgerüste ("aromatische Kerne") darin enthaltener aromatischer Verbindungen unterworfen. (Umgangssprachlich wird dieser zweite Hydrierschritt trotz des Erhalts der hydrierbaren Aromaten oft "Vollhydrierung" genannt, alternativ auch "Raffination"). Bei der Vollhydrierung, die meist in der Gasphase durchgeführt wird, werden gleichzeitig mit restlichen Alkinen, Alkeninen, Dienen und/oder Polyenen und/oder Alkin-, Alken-, Alkenin-, Dien- und/oder Polyensubstituenten aromatischer Verbindungen auch Alkene hydriert und/oder Heteroatome wie Schwefel, Stickstoff und/oder Sauerstoff enthaltende Verbindungen hydrierend gespalten, und so der Kohlenwasserstoffstrom auch von Heteroatome enthaltenden Verunreinigungen gereinigt, jedoch ohne in signifikantem Umfang die aromatischen Wertprodukte zu hydrieren. Der so erhaltene Kohlenwasserstoffstrom wird typischerweise einer Extraktivdestillation zur Gewinnung der darin enthaltenen Aromaten, insbesondere Benzol, Toluol und/oder Xylol, unterworfen. Die sonstigen Bestandteile des ursprünglichen Pyrolysebenzins werden anders verwertet, beispielsweise als Vergaserkraftstoff oder durch Rückführung in den Steamcracker.
DE 1 067 160 offenbart ein Verfahren zur katalytischen Gasphasenhydrierung von selektiv hydriertem Pyrolysebenzin (als "Raffination" bezeichnet). In diesem Verfahren wird das selektiv hydrierte Pyrolysebenzin zusätzlich zur eigentlichen Gasphasenhydrierung einem weiteren Vorhydrierschritt in der Flüssigphase unterworfen, die Vollhydrierung also auf einen Vor- und einen Hauptreaktor aufgeteilt.
Ein anderes typisches Verfahren ist die Reformierung. Dabei werden im wesentlichen Alkane und/oder Cycloalkane enthaltende Kohlenwasserstoffe zu Aromaten reicheren Kohlenwasserstoffen umgewandelt. Dieses sogenannte Reformatbenzin enthält wie Pyrolysebenzin, aber in geringerem Umfang reaktive Alkine, Alkenine, Diene und/oder Polyene, so dass die hydrierende Entfernung dieser Verunreinigungen meist in einer einzigen Hydrierstufe durchgeführt wird.
EP-A-792 928 (US-Äquivalent
US 6,124,514 ) beschreibt ein Verfahren zur Extraktion von Benzol aus Reformatbenzin, das zuvor einer Hydrierung an Nickel- oder Palladiumkatalysatoren auf Aluminiumoxidträgern unterworfen wurde.
WO-A-97/32944 (US-Äquivalent
US 6,118,034 ) lehrt ein Verfahren zur Hydrierung von Reformatbenzin, das anschließend einer Aromatenextraktion zugeführt werden kann. Gemäß der Lehre von
WO-A-97/32944 wird vorzugsweise der aus
EP-A-672 452 (US-Äquivalent
US 5,736,484 ) bekannte Nikkelkatalysator, der gemäß der Lehre von
EP-A-672 452 unter anderen Verfahrensbedingungen zur Hydrierung aromatischer Verbindungen in Weißölen eingesetzt wird, zur Hydrierung ungesättigter unerwünschter Komponenten in Aromatenströmen unter Erhalt der Aromaten eingesetzt.
Eine weitere Quelle für Aromaten enthaltende Kohlenwasserstoffströme sind Kokereien, insbesondere das bei der Verkokung anfallende sogenannte Kokereirohbenzol. Ebenso fallen beim sogenannten Katcracken (meist das FCC-Verfahren, "fluid catalytic cracking") oder der Verschwelung fester Brennstoffe Aromaten enthaltende Kohlenwasserstoffströme an. All diesen Verfahren haben mit der Verarbeitung von Pyrolyse- oder Reformatbenzin gemein, dass die letztendlich als Wertprodukte zu isolierenden aromatischen Verbindungen mit unerwünschten hydrierbaren Verunreinigungen, in der Regel Alkine, Alkene, Alkenine, Diene, Polyene und/oder mit Alkin-, Alken-, Alkenin-, Dien- und/oder Polyenresten substituierte Aromaten und/oder Heteroatome wie Schwefel, Stickstoff und/oder Sauerstoff enthaltende Verbindungen, vermischt sind.
Üblicherweise werden auch bei diesen Kohlenwasserstoffströmen wie beim Pyrolyse- und Reformatbenzin diese Verunreinigungen vor Gewinnung der aromatischen Wertprodukte durch katalytische Hydrierung entfernt.
Ein Verfahren, bei dem das Wertprodukt keine aromatische Verbindung ist, ist beispielsweise die Oligomerisierung niedermolekularen Alkene, beispielsweise die Di-/Trimerisierung von C4-Verbindungen wie iso-Buten zu dem üblicherweise als "iso-Okten" bezeichneten Gemisch von Di-iso-butylen, meist kleineren Anteilen von Tri-iso-butylen und meist größeren Anteilen der entsprechenden gesättigten Kohlenwasserstoffe, und die nachfolgende katalytische Hydrierung der Oligomere, im Falle von iso-Okten zu dem üblicherweise als "iso-Oktan" bezeichneten entsprechenden Gemisch vollständig gesättigter Kohlenwasserstoffe. Derartige Oligomere sind wegen ihrer hohen Research- und Motor-Oktanzahlen wertvolle Motorkraftstoffkomponenten.
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