WO2007144324A1 - Process for preparing unsaturated hydrocarbons - Google Patents

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WO2007144324A1
WO2007144324A1 PCT/EP2007/055710 EP2007055710W WO2007144324A1 WO 2007144324 A1 WO2007144324 A1 WO 2007144324A1 EP 2007055710 W EP2007055710 W EP 2007055710W WO 2007144324 A1 WO2007144324 A1 WO 2007144324A1
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Markus Schubert
Ulrich Mueller
Friedhelm Teich
Frank Kiesslich
Frank Poplow
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Basf Se
Schwab, Ekkehard
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Abstract

The present invention relates to a combined process for depleting or removing methane from a methane-containing gas mixture A and subsequent dehydrogenation, comprising the following steps 1) preparing a methane-enriched mixture B by contacting the methane-containing gas mixture A with at least one sorbent comprising a porous organometallic skeleton material, the skeleton material comprising at least one at least bidentate organic compound bound coordinatively to at least one metal ion; 2) preparing a methane-depleted gas mixture C by desorbing the compounds retained on the sorbent; 3) dehydrogenating aromatization of the saturated and unsaturated hydrocarbons present in mixture C or a portion thereof in the presence of a catalyst to aromatic hydrocarbons, to obtain a mixture D; 4) if appropriate separating the mixture D into a low boiler mixture E which comprises the majority of the H2 formed and of the unconverted hydrocarbons, and into at least one high boiler mixture F which comprises the majority of the aromatic hydrocarbons formed.

Description

Verfahren zur Herstellung ungesättigter KohlenwasserstoffeProcess for the preparation of unsaturated hydrocarbons
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ungesättigten beziehungsweise aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Ethylen, Benzol, Toluol, Ethyl- benzol, Styrol, XyIoI, Naphthalin oder Gemischen hiervon aus gasförmigen Rohstoffen wie Erdgas.The present invention relates to a process for the preparation of unsaturated or aromatic hydrocarbons such as ethylene, benzene, toluene, ethylbenzene, styrene, xylene, naphthalene or mixtures thereof from gaseous raw materials such as natural gas.
Ungesättigte beziehungsweise aromatische Kohlenwasserstoffe wie die oben genannten stellen bedeutende Zwischenprodukte in der chemischen Industrie dar, deren Bedarf nach wie vor steigt. In der Regel werden sie aus Naphtha gewonnen, das seinerseits aus Erdöl erhalten wird. Neuere Untersuchungen zeigen, dass die weltweiten Erdölvorräte im Vergleich zu den Erdgasvorräten limitiert sind. Daher ist es erstre- benswert, aromatische Kohlenwasserstoffe aus Edukten, die aus Erdgas gewonnen werden können, herzustellen. Die Hauptkomponente von Erdgas stellt Methan dar. Die typische Zusammensetzung von Erdgas sieht folgendermaßen aus: 50 bis 99 mol% Methan, 0,01 bis 30 mol% Ethan, 0,01 bis 10 mol% Propan, bis zu 4 mol% Butan und höhere Kohlenwasserstoffe, bis 3 mol% Kohlendioxid, bis 0,30 mol% Schwefelwasser- stoff, bis zu 12 mol% Stickstoff und bis zu je 0, 5 mol% Helium und Wasserstoff.Unsaturated or aromatic hydrocarbons, such as those mentioned above, are important intermediates in the chemical industry, whose demand is still increasing. As a rule, they are made from naphtha, which in turn is obtained from crude oil. Recent research shows that world oil reserves are limited compared to natural gas reserves. Therefore, it is desirable to produce aromatic hydrocarbons from educts that can be obtained from natural gas. The main component of natural gas is methane. The typical composition of natural gas is as follows: 50 to 99 mol% methane, 0.01 to 30 mol% ethane, 0.01 to 10 mol% propane, up to 4 mol% butane and higher Hydrocarbons, up to 3 mol% carbon dioxide, up to 0.30 mol% hydrogen sulfide, up to 12 mol% of nitrogen and up to 0, 5 mol% of helium and hydrogen.
Die nicht-oxidative Umsetzung von Methan zu Benzol und Wasserstoff unter Bildung eventueller Nebenprodukten wie Ethylen, Naphthalin und weiterer höherer Kohlenwasserstoffe ist seit längerem bekannt (L. Wang, L. Tao, M. Xie, G. Xu, J. Huang, und Y. Ku, "Dehydrogenation and aromatization of methane under non-oxidizing conditions", Catalysis Letters 21 , 35-41 (1993)). Von dieser Reaktion wird auch als dehydrierende Aromatisierung gesprochen.The non-oxidative conversion of methane to benzene and hydrogen to form any by-products such as ethylene, naphthalene and other higher hydrocarbons has long been known (L. Wang, L. Tao, M. Xie, G. Xu, J. Huang, and Y Ku, "Dehydrogenation and aromatization of methane under non-oxidizing conditions", Catalysis Letters 21, 35-41 (1993)). This reaction is also referred to as dehydrating aromatization.
Diese Reaktionsroute stellt eine interessante Möglichkeit dar, Erdgas als alternativen Rohstoff für die Herstellung von Benzol als bedeutendes Zwischenprodukt der chemischen Industrie zu nutzen. Umsätze von bis zu ca. 20 % (S. Qi und B. Yang, "Methane aromatiziation using Mo-based catalysts prepared by microwave heating", Catalysis Today 98, 639-645 (2004)) und Selektivitäten bis ca. 95 % (Qi et al.) sind in der Literatur für die nicht-oxidative Umsetzung von Methan zu Benzol im Labormaßstab be- schrieben.This reaction route represents an interesting opportunity to use natural gas as an alternative raw material for the production of benzene as a significant intermediate in the chemical industry. Sales of up to about 20% (S. Qi and B. Yang, "Methane aromatiziation using Mo-based catalysts prepared by microwave heating", Catalysis Today 98, 639-645 (2004)) and selectivities up to about 95% ( Qi et al.) Are described in the literature for the non-oxidative conversion of methane to benzene on a laboratory scale.
Thermodynamische Betrachtungen zeigen bei der dehydrierenden Aromatisierung vonThermodynamic considerations show in the dehydrating aromatization of
Methan eine Limitierung der Reaktion durch die Lage des Gleichgewichtes (D. Wang,Methane limits the reaction by the position of the equilibrium (D. Wang,
J. H. Lunsford und M. P. Rosynek, "Characterization of a Mo/ZSM-5 catalyst for the conversion of methane to benzene", Journal of Catalysis 169, 347-358 (1997)). Nach Rechnungen unter Berücksichtigung der Komponenten Methan, Benzol, Naphthalin und Wasserstoff liegt etwa der Gleichgewichtsumsatz der Umsetzung von Methan zu Benzol (und Naphthalin) bei 1 bar und 750°C bei etwa 17 %.JH Lunsford and MP Rosynek, "Characterization of a Mo / ZSM-5 catalyst for the conversion of methane to benzene", Journal of Catalysis 169, 347-358 (1997)). To Calculations taking into account the components methane, benzene, naphthalene and hydrogen is about the equilibrium conversion of the conversion of methane to benzene (and naphthalene) at 1 bar and 750 ° C at about 17%.
Um das eingesetzte Methan besser zu nutzen, wird beispielsweise in US 2003/0144565 vorgeschlagen, den Produktstrom, von dem die gebildeten aromatischen Kohlenwasserstoffe abgetrennt wurden, zurückzuführen und so eine bessere Ausbeute an Aromaten in Bezug auf das eingesetzte Methan zu erreichen. Allerdings senkt die Rückführung die wirtschaftliche Effizienz.In order to make better use of the methane used, it is proposed, for example, in US 2003/0144565, to recycle the product stream from which the aromatic hydrocarbons formed were separated and thus to achieve a better yield of aromatics with respect to the methane used. However, the return reduces economic efficiency.
Die exotherme Umsetzung von Methan zu höhermolekularen Verbindungen und Aromaten unter oxidativen Bedingungen, d.h. in Anwesenheit eines Oxidationsmittels, ist ebenfalls bekannt. Sowohl die Verwendung von Sauerstoff / Luft (J. B. Claridge, M. Green, S. C. Tsang und A. P. E. York, "Oxidative oligomerization of methane to aroma- tics", Applied Catalysis, A: General 89, 103-116 (1992); J. R. Anderson und P. Tsai, "Oxidation of methane over H-ZSM5 and other catalysts", Applied Catalysis 19, 141 - 152 (1985)) als auch weiterer Oxidationsmittel (Anderson et al.) ist in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben. Claridge et al. beschreiben bei Reaktion in homogener Gasphase Selektivitäten von bestenfalls 29 % für Benzol und gleichzeitig über 40 % für CO und CO2. Heterogen katalysierte Umsetzungen liefern an verschiedenen Katalysatoren in allen Fällen Selektivitäten für CO und CO2 zusammen von über 50 %. Benzolselektivitäten von maximal 20,8 % werden hier gefunden.The exothermic conversion of methane to higher molecular weight compounds and aromatics under oxidative conditions, ie in the presence of an oxidizing agent, is also known. Both the use of oxygen / air (JB Claridge, M. Green, SC Tsang and APE York, "Oxidative Oligomerization of Methane to Aromatics", Applied Catalysis, A: General 89, 103-116 (1992); P. Tsai, "Oxidation of methane over H-ZSM5 and other catalysts", Applied Catalysis 19, 141-152 (1985)) as well as further oxidizing agent (Anderson et al.) Is described in the scientific literature. Claridge et al. describe selectivities of at best 29% for benzene and at the same time over 40% for CO and CO 2 when reacting in a homogeneous gas phase. Heterogeneously catalyzed reactions provide selectivities for CO and CO 2 of more than 50% on different catalysts in all cases. Benzene selectivities of a maximum of 20.8% are found here.
US 4,571 ,443 lehrt die oxidative Dehydrierung von ungesättigten Substraten zu den entsprechenden Dimeren. Bestimmte H-substituierte Substrate können auch als Nebenreaktion zyklisieren und Aromaten bilden.US 4,571,443 teaches the oxidative dehydrogenation of unsaturated substrates to the corresponding dimers. Certain H-substituted substrates can also cyclize as a side reaction and form aromatics.
Tan et al. zeigen die Umsetzung von Methan an Mo-H-ZSM5-Katalysatoren. In Gegenwart von 1 ,5 bis 20 % O2 werden Methan-Umsätze von maximal 17,4 % bei einer Benzol-Selektivität von 28,3 % erreicht. Die höchsten Benzol-Selektivitäten liegen bei 55 % (10,9 % Methan-Umsatz).Tan et al. show the conversion of methane to Mo-H-ZSM5 catalysts. In the presence of 1, 5 to 20% O 2 , methane conversions of up to 17.4% are achieved with a benzene selectivity of 28.3%. The highest benzene selectivities are 55% (10.9% methane conversion).
US 4,822,944 offenbart die oxidative Pyrolyse von Methan oder Erdgas bei Temperaturen von über 900°C an einem Metallmischoxid. Umsätze von maximal 19 % und Aus- beuten von 0,2 bis 2,8 % werden hier beschrieben.US 4,822,944 discloses the oxidative pyrolysis of methane or natural gas at temperatures above 900 ° C on a mixed metal oxide. Turnover of up to 19% and yields of 0.2 to 2.8% are described here.
Es zeigt sich, dass trotz der Verwendung der Wärme liefernden Reaktion der partiellen Oxidation des Alkans selten Umsätze über 20 % bzw. Benzol-Ausbeuten von weniger als 10 % bezogen auf das Alkan erreicht werden. Die Aromatisierung von C2-C6-Alkanen ist in wissenschaftlichen Publikationen und in der Patentliteratur umfangreich beschrieben. Meist wird ein Zeolith vom MFI-Typ (ZSM- 5) mit Ga oder Zn auch in Kombination mit Edelmetallen als Katalysator eingesetzt.It turns out that, despite the use of the heat-providing reaction of the partial oxidation of the alkane, conversions of more than 20% or benzene yields of less than 10% based on the alkane are rarely achieved. The aromatization of C 2 -C 6 alkanes is extensively described in scientific publications and in the patent literature. In most cases an MFI-type zeolite (ZSM-5) with Ga or Zn is also used in combination with precious metals as a catalyst.
Die Lage des thermodynamischen Gleichgewichtes ist für die Umsetzung von Ethan, Ethylen oder Propan in einer dehydrierenden Aromatisierung zu Benzol deutlich vorteilhafter als für die direkte Umsetzung von Methan zu Benzol. Beispielsweise liegt das Gleichgewicht bei der Umsetzung von Ethan zu Benzol bei 750°C und 1 bar bei über 90 % (berechnet aus den thermodynamischen Daten).The location of the thermodynamic equilibrium is significantly more advantageous for the conversion of ethane, ethylene or propane in a dehydrogenating aromatization to benzene than for the direct conversion of methane to benzene. For example, the equilibrium in the conversion of ethane to benzene at 750 ° C and 1 bar is over 90% (calculated from the thermodynamic data).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die dehydrierende Aromatisierung von Methan thermodynamisch ungünstiger ist als diejenige von höheren Alkanen wie Ethan oder Propan. Daher wäre es günstig, eine Möglichkeit zur Verfügung zu haben, beim Einsatz eines Methan-haltigen Gasgemischs in der dehydrierenden Aromatisierung die Ausbeute und Selektivität zu steigern.In summary, the dehydrogenating aromatization of methane is thermodynamically less favorable than that of higher alkanes such as ethane or propane. Therefore, it would be beneficial to have a way to increase the yield and selectivity when using a methane-containing gas mixture in the dehydrogenating aromatization.
Weiterhin kann allgemein gesagt werden, dass der Fachmann auf der Suche nach einem Verfahren ist, das eine günstige Verwertung von Erdgas (aufweisend einen hohen Anteil Methan neben Ethan und eventuellen weiteren Bestandteilen, hauptsächlich Alkanen) zu ungesättigten Verbindungen ermöglicht.Furthermore, it can generally be said that the person skilled in the art is in the search for a process which enables a favorable utilization of natural gas (comprising a high proportion of methane besides ethane and possibly further constituents, mainly alkanes) to form unsaturated compounds.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens der dehydrierenden Aromatisierung von Methan-haltigen, einen Anteil an Ethan und/oder Propan und/oder Butan aufweisenden Gasgemischen, bei dem hauptsächlich eine Aromatisierung des Ethans und/oder Propans eintritt. Insbesondere besteht die Aufgabe in der Bereitstellung eines solchen Verfahrens, mit dem das im Gemisch vorhandene Methan zumindest teilweise nicht in der thermodynamisch ungünstigen De- hydroaromatisierung verwertet wird, sondern einer anderen Verwertung zugeführt werden kann.The object of the present invention is to provide a method of dehydrating aromatization of methane-containing, a proportion of ethane and / or propane and / or butane-containing gas mixtures in which occurs mainly aromatization of ethane and / or propane. In particular, the object is to provide such a method, with which the methane present in the mixture is at least partially not utilized in the thermodynamically unfavorable hydroaromatization, but can be supplied to another utilization.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein kombiniertes Verfahren der Abreicherung oder Entfernung von Methan aus einem Methan-haltigen Gasgemisch A und anschließender Umsetzung des Gemischs A zu ungesättigten Verbindungen umfassend folgende Schritte 1 ) Herstellen eines Methan-angereicherten Gemischs B durch In-Kontakt-Bringen des Methan-haltigen Gasgemisches A mit mindestens einem Sorbens enthaltend ein poröses metallorganisches Gerüstmaterial, wobei das Gerüstmaterial mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung enthält; 2) Herstellen eines Methan-abgereicherten Gasgemisches C durch Desorbieren der an dem Sorbens festgehaltenen Verbindungen;The object is achieved by a combined process of depletion or removal of methane from a methane-containing gas mixture A and subsequent reaction of the mixture A to unsaturated compounds comprising the following steps 1) preparing a methane-enriched mixture B by contacting the methane containing gas mixture A having at least one sorbent containing a porous organometallic framework material, wherein the framework material contains at least one coordinated to at least one metal ion, at least bidentate organic compound; 2) preparing a methane-depleted gas mixture C by desorbing the compounds trapped on the sorbent;
3) Umsetzung der in Gemisch C enthaltenen Kohlenwasserstoffe oder eines Teils davon zu ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wobei ein Gemisch D erhalten wird;3) reacting the hydrocarbons contained in Mixture C or a part thereof to unsaturated hydrocarbons to obtain a mixture D;
4) gegebenenfalls Auftrennen des Gemischs D.4) optionally separating the mixture D.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der ungesättigte Kohlenwasserstoff Benzol (Variante I). In diesem Fall erfolgt die Auftrennung des Gemischs D in ein Leichtsiedergemisch E, das den Hauptteil des entstandenen H2 und der nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffe enthält, und in mindestens ein Schwersiedergemisch F, das den Hauptteil der gebildeten ungesättigten Kohlenwasserstoffe enthält.In one embodiment of the present invention, the unsaturated hydrocarbon is benzene (variant I). In this case, the separation of the mixture D into a blending mixture E, which contains the main part of the resulting H 2 and the unreacted hydrocarbons, and in at least one heavy remix F, which contains the majority of the unsaturated hydrocarbons formed takes place.
Dabei kann das Benzol auch über Kopf gereinigt werden.The benzene can also be cleaned overhead.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der ungesättigte Kohlenwasserstoff Ethylen (Variante II). In diesem Fall erfolgt die Auftrennung des Gemischs D in ein C1/C2-Gemisch und ein Gemisch enthaltend höhere Kohlenwasserstoffe durch Destillation und weiteres Auftrennen des C1/C2-Gemischs in Methan sowie Ethan und gegebenenfalls Ethan und Ethin.In a further embodiment of the present invention, the unsaturated hydrocarbon is ethylene (variant II). In this case, the separation of the mixture D into a C1 / C2 mixture and a mixture containing higher hydrocarbons by distillation and further separation of the C1 / C2 mixture in methane and ethane and optionally ethane and ethyne.
Das Ethylen wird dabei vorzugsweise getrocknet und von CO2 befreit, insbesondere durch ein so genanntes Guard Bed.The ethylene is preferably dried and freed of CO 2 , in particular by a so-called guard bed.
In einer letzten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der ungesättigte Kohlenwasserstoff Ethylbenzol (Variante IM). In diesem Fall erfolgt die Auftrennung des Gemisches D in seine Hauptbestandteile durch Destillation. Generell sind die Hauptbestandteile Benzol, Ethylbenzol, Diethylbenzol und Polyethylbenzole sowie Rückstand. Vorzugsweise geschieht die Auftrennung in einer aus 4 Kolonnen bestehenden Destil- lationsanlage.In a final embodiment of the present invention, the unsaturated hydrocarbon is ethylbenzene (variant IM). In this case, the separation of the mixture D into its main components is carried out by distillation. In general, the main constituents are benzene, ethylbenzene, diethylbenzene and polyethylbenzenes and residue. The separation preferably takes place in a distillation plant consisting of 4 columns.
Die Auftrennung ist dem Fachmann bekannt. Verwiesen wird hierzu auf Weisser- mel/Arpe, „Industrielle Organische Chemie, 5. Auflage, Seiten 370 und 371 , deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.The separation is known to the person skilled in the art. Reference is made here to Weisserel / Arpe, "Industrielle Organische Chemie, 5th edition, pages 370 and 371, the content of which is incorporated by reference in the present application.
Methan stellt einen wichtigen Energielieferanten dar und dient zudem als Ausgangsstoff für eine Reihe wichtiger Synthesen. Als wichtigste natürliche Methanquelle ist Erdgas zu nennen, bei dem Methan den Hauptbestandteil darstellt. Weiterhin kann Methan durch Crack- oder Schwelprozesse hergestellt werden oder aus Kohlenmono- xid bzw. Kohlendioxid und Wasserstoff. Die mehrstufige Durchführung der Umsetzung von Methan-haltigen Gemischen ungesättigten Kohlenwasserstoffen als Wertprodukt durch Kombination mit Abtrennen/Abreichern des Methans erlaubt eine deutlich erhöhte Gesamtbilanz des Verfahrens hinsichtlich Ausbeute und Energieeinsatz als bei der direkten einstufigen Umset- zung Methan-haltiger Gase.Methane is an important source of energy and also serves as the starting material for a number of important syntheses. The most important natural source of methane is natural gas, where methane is the main component. Furthermore, methane can be produced by cracking or carbonization processes or from carbon monoxide or carbon dioxide and hydrogen. The multi-stage implementation of the reaction of methane-containing mixtures of unsaturated hydrocarbons as a product of value by combination with separation / depletion of methane allows a significantly increased overall balance of the process in terms of yield and energy input than in the direct one-stage implementation of methane-containing gases.
Durch die erhöhte Ausbeute ist die Menge an gegebenenfalls rückgeführten Edukten geringer. Auch die damit verbundenen Verfahrensschritte wie Trennoperationen, Verdichten und Erwärmen sind weniger aufwendig, gegebenenfalls kann auch völlig auf sie verzichtet werden.Due to the increased yield, the amount of optionally recycled starting materials is lower. The associated process steps such as separation operations, compression and heating are less expensive, if necessary, can be completely dispensed with.
Die ungesättigten Kohlenwasserstoffe, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden können, sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugte Beispiele umfassen Ethylen, Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Styrol, XyIoI, Naphthalin sowie Gemische davon. Als Folge- und Nebenprodukte sind Propylen und Buten zu nennen. Diese Wertprodukte können aus dem Gemisch C auf unterschiedlichste Weisen erhalten werden.The unsaturated hydrocarbons which can be obtained by the process according to the invention are known to the person skilled in the art. Preferred examples include ethylene, benzene, toluene, ethylbenzene, styrene, xylene, naphthalene, and mixtures thereof. As by-products and by-products are propylene and butene. These products of value can be obtained from the mixture C in various ways.
Beispiele für bevorzugte Verfahren, die im Gemischt C enthaltenen Komponenten in ungesättigte Kohlenwasserstoffe zu überführen, umfassen die dehydrierende Aromati- sierung (Variante I), die Dehydrierung von Ethan zu Ethylen (Variante II), wobei dies durch Cracken oder Dehydrierung als solche unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden kann und die Alkylierung von Aromaten zu Alkylaromaten, insbesondere von Benzol zu Ethylbenzol (Variante III).Examples of preferred processes for converting the components contained in mixture C into unsaturated hydrocarbons include the dehydrogenating aromatization (variant I), the dehydrogenation of ethane to ethylene (variant II), by cracking or dehydrogenation as such under various conditions can be carried out and the alkylation of aromatics to alkylaromatics, in particular from benzene to ethylbenzene (variant III).
Als gesättigte Kohlenwasserstoffe werden in der vorliegenden Anmeldung verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 6 C-Atomen bezeichnet, beispielsweise Methan, Ethan, Propan, n-Butan, i-Butan, n-Pentan und i-Pentan. Unter ungesättigten Kohlenwasserstoffe werden verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit mindestens 2 C-Atomen verstanden, die mindestens eine Doppel- oder Dreifachbindung aufweisen, beispielsweise Ethylen, Acetylen, Propen, Propin, 1 -Buten, 2-Buten, i-Bu- ten, 1-Butin, 2-Butin, 1-Penten und 2-Penten.In the present application, saturated hydrocarbons are branched and unbranched hydrocarbons having 1 to 6 C atoms, for example methane, ethane, propane, n-butane, i-butane, n-pentane and i-pentane. Unsaturated hydrocarbons are branched and unbranched hydrocarbons having at least 2 C atoms which have at least one double bond or triple bond, for example ethylene, acetylene, propene, propyne, 1-butene, 2-butene, isobutene, 1-butene. Butyne, 2-butyne, 1-pentene and 2-pentene.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auf einfache Weise eine höhere Ausbeute an ungesättigten Verbindungen, also etwa an bei der Dehydroaromatisierung entstehenden Aromaten, erreichen als ohne einen vorherigen Abtrennschritt. Die in den Schritten 1 ) und 2) durchgeführte Abtrennung durch Sorption bewirkt somit eine hohe Wirtschaftlichkeit und eine günstige ökonomische Bilanz des Verfahrens.The process according to the invention makes it possible in a simple manner to achieve a higher yield of unsaturated compounds, that is to say aromatics produced during the dehydroaromatization, than without a preceding separation step. The separation by sorption carried out in steps 1) and 2) thus brings about a high level of economic efficiency and a favorable economic balance of the process.
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird von „Abtrennen" und „Abrei- ehern" von Methan gesprochen. Beide Begriffe bezeichnen dabei den Vorgang, dassIn the context of the present invention is spoken by "separating" and "tearing off" of methane. Both terms indicate the process that
Methan aus einem Methan-haltigen Gemisch entfernt wird, wobei nur ein Teil des Me- thans (also > 0 bis < 100% der vorliegenden Menge) oder das gesamte Methan (100%) entfernt werden kann. Bei Entfernen der Gesamtmenge an Methan (100%) wird von „vollständigem" Abtrennen beziehungsweise „vollständigem" Entfernen gesprochen.Methane is removed from a methane-containing mixture, with only a portion of the Me- than (ie> 0 to <100% of the amount present) or all of the methane (100%) can be removed. Removing the total amount of methane (100%) is referred to as "complete" separation or "complete" removal.
Die häufigste Methode des Abtrennens oder Abreicherns von Methan aus methanhalti- gen Erdgasgemischen ist die Tieftemperatur-Druckdestillation. Hierdurch ist insbesondere die Abtrennung von Methan und höheren Kohlenwasserstoffen, insbesondere Ethan, Propan und Butan möglich. Dieser Trennung gehen üblicherweise ein Entschwefelungsschritt sowie die Entfernung von Kohlendioxid voraus. Ebenso ist der Tieftemperaturdruckdestillation ein Trocknungsschritt vorgeschaltet.The most common method of separating or depleting methane from methane-containing natural gas mixtures is the low-temperature pressure distillation. As a result, in particular the separation of methane and higher hydrocarbons, in particular ethane, propane and butane is possible. This separation is usually preceded by a desulfurization step and the removal of carbon dioxide. Likewise, the cryogenic pressure distillation is preceded by a drying step.
Die Abtrennung des Kohlendioxids kann nach dem Stand der Technik auch beispielsweise adsorptiv mit Hilfe von Zeolithen erfolgen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in US-A 3,751 ,878 beschrieben. Alternativ kann eine so genannte Aminwäsche durchgeführt werden.The separation of the carbon dioxide can also take place, for example, adsorptively with the aid of zeolites according to the prior art. Such a process is described, for example, in US Pat. No. 3,751,878. Alternatively, a so-called amine wash can be performed.
Adsorptive Verfahren stellen eine häufig kostengünstigere Alternative zur Trennung und Aufreinigung von Gemischen im Vergleich zu destillativen Methoden dar. Dies gilt insbesondere bei der Auftrennung oder Aufreinigung von Gasen, die zur destillativen Trennung zunächst in die flüssige Phase überführt werden müssen. Ein weit verbreitetes Adsorbens ist Aktivkohle. Dieses ist jedoch aus sicherheitstechnischen Gründen problematisch, da beispielsweise bei dessen Regeneration so genannte Schwelnester entstehen können, die wiederum eine Brandgefahr darstellen.Adsorptive processes are often a cheaper alternative to the separation and purification of mixtures compared to distillation methods. This is especially true in the separation or purification of gases that must first be transferred to the liquid phase for distillative separation. A widely used adsorbent is activated carbon. However, this is problematic for safety reasons, because, for example, during its regeneration so-called smoldering can occur, which in turn constitute a fire hazard.
Wie oben erwähnt, stellen zeolithische Molekularsiebe Alternativen zur Aktivkohle dar. Deren Effizienz ist jedoch in Bezug auf die Aufnahmekapazität und deren Trennwirkung begrenzt. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Anreicherung von Methan in methanhaltigen Gasgemischen wie Erdgas. Weitere Nachteile von Zeolithen liegen in der hohen Sorptionsenergie sowie einer nachteiligen Kinetik bei der Trennung, die sich beispielsweise darin zeigen kann, dass mit hohen Gasströmen gearbeitet werden muss.As mentioned above, zeolitic molecular sieves are alternatives to the activated carbon. However, their efficiency is limited in terms of uptake capacity and their separation efficiency. This applies in particular with regard to the enrichment of methane in methane-containing gas mixtures such as natural gas. Further disadvantages of zeolites are the high sorption energy as well as disadvantageous kinetics in the separation, which can be shown, for example, in the fact that it is necessary to work with high gas flows.
Die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend dargelegt.The individual process steps of the process according to the invention are set out below.
Schritt 1)Step 1)
Von der Anmelderin wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem ein Abtrennen/Abreichern von Methan aus Methan-haltigen Gemischen auf einfache Weise möglich ist, und zwar durch Sorption der Methan-haltigen Gemische an bestimmten metallorganischen Mate- rialien, die nachfolgend näher dargelegt werden sollen. Das Verfahren ist Gegenstand der nicht-vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung mit dem Titel „Adsorptive Anreicherung von Methan in Methan-haltigen Gemischen" mit der Anmelde-Nummer 05 027 616.1 vom 16.12.2005 (Priorität: DE 10 2004 061 238.2 vom 20.12.2004).The Applicant has developed a method by which a separation / depletion of methane from methane-containing mixtures is possible in a simple manner, by sorption of the methane-containing mixtures of certain organometallic mate- rials, which will be described in more detail below. The method is the subject of the non-prepublished European patent application entitled "Adsorptive Enrichment of methane in methane-containing mixtures "with the registration number 05 027 616.1 from 16.12.2005 (Priority: DE 10 2004 061 238.2 from 20.12.2004).
Das poröse metallorganische Gerüstmaterial (Englisch: „Metal-Organic-Framework (MOF)") ermöglicht im Vergleich zu Molekularsieben ein effizienteres Abreichern oder Entfernen von Methan aus methanhaltigen Gasgemischen, wobei das Abreichern vorzugsweise durch adsorptives Entfernen niederer Alkane wie Ethan, Propan oder Butan und nachfolgende Desorption erfolgt.The porous metal organic framework ("Metal-Organic-Framework (MOF)") allows more efficient depletion or removal of methane from methane-containing gas mixtures compared to molecular sieves, preferably by adsorptive removal of lower alkanes such as ethane, propane or butane and subsequent desorption takes place.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem methanhaltigen Gasgemisch um Erdgas oder um ein Gemisch, das Erdgas enthält. Üblicherweise beträgt der Methangehalt in dem Methan-haltigen Gasgemisch vor dem Abreichern mindestens 50 Vol%.Preferably, the methane-containing gas mixture is natural gas or a mixture containing natural gas. Usually, the methane content in the methane-containing gas mixture before depletion is at least 50% by volume.
Vorzugsweise erfolgt das Abreichern des Methans durch Sorption und Desorption von C2-C4-Alkanen aus dem Methan-haltigen Gasgemisch. Die Sorption der C2-C4-Alkane durch das Sorbens kann für einzelne Alkane - also Ethan, Propan, Butan oder Isobutan - selektiv erfolgen, oder Gemische zweier oder mehrerer dieser Alkane können abgetrennt werden. Besonders bevorzugt ist die Sorption von Ethan-haltigen Alkanen oder von Ethan.Preferably, the depletion of the methane is carried out by sorption and desorption of C 2 -C 4 alkanes from the methane-containing gas mixture. The sorption of the C 2 -C 4 alkanes by the sorbent can be selective for individual alkanes - that is ethane, propane, butane or isobutane - or mixtures of two or more of these alkanes can be separated. Particularly preferred is the sorption of ethane-containing alkanes or ethane.
Der Anteil an Gasen außer Methan beträgt vor dem Abreichern vorzugsweise höchstens 50 Vol.-%, mehr bevorzugt höchstens 30 Vol.-%, insbesondere höchstens 20 VoI.- % und am meisten bevorzugt höchstens 10 Vol.-%.The proportion of gases other than methane before depletion is preferably at most 50% by volume, more preferably at most 30% by volume, especially at most 20% by volume, and most preferably at most 10% by volume.
Der Anteil an C2-C4-Alkanen im Methan-haltigen Gasgemisch vor Abreichern des Methans beträgt vorzugsweise höchstens 25 Vol.-%, mehr bevorzugt höchstens 20 VoI.- %, insbesondere höchstens 15 Vol.-% und am meisten bevorzugt höchstens 10 VoI.- %.The proportion of C 2 -C 4 alkanes in the methane-containing gas mixture before depleting the methane is preferably at most 25% by volume, more preferably at most 20% by volume, in particular at most 15% by volume and most preferably at most 10 % By vol.
Der Anteil an Ethan im Methan-haltigen Gasgemisch beträgt vor Abreichern des Methans vorzugsweise höchstens 25 Vol.-%, mehr bevorzugt höchstens 15 Vol.-% und am meisten bevorzugt höchstens 8 Vol.-%.The amount of ethane in the methane-containing gas mixture before depleting the methane is preferably at most 25% by volume, more preferably at most 15% by volume, and most preferably at most 8% by volume.
Das Gasgemisch kann mit dem ein poröses metallorganisches Gerüstmaterial enthal- tenden Sorbens einmalig in Kontakt gebracht werden oder mehrmals. Vorzugsweise werden mehrere Zyklen durchgeführt. Hierbei wird nach dem Inkontaktbringen das bereits mit Methan angereicherte Methan-haltige Gasgemisch nochmals mit dem Sorbens in Kontakt gebracht. Hierdurch kann eine erhöhte Abreicherung oder sogar ein vollständiges Entfernen erzielt werden. Das Gasgemisch wird bevorzugt kontinuierlich an einem oder mehreren Festbetten adsorbiert, beispielsweise in einer Temperatur- oder Druckwechseladsorption mit mehreren parallelen Betten. Hierbei wird das Gasgemisch durch das Sorptionsbett bzw. die Sorptionsbetten geleitet. Weiterhin bevorzugt findet die kontinuierliche Adsorption in einem oder mehreren Schacht- oder Rohrreaktoren, insbesondere in einem oder zwei Schachtreaktoren, statt, wobei mindestens ein Reaktor mit einem Adsorbens gefüllt ist, das ein poröses metallorganisches Gerüstmaterial enthält. Es sind ebenfalls Reaktorkaskaden denkbar. Ein Reaktor kann eine Teilfüllung mit porösem metallorganischem Gerüstmaterial oder ein Kombibett beispielsweise mit zusätzlichen anderen Adsorben- tien enthalten.The gas mixture can be brought into contact with the sorbent containing a porous organometallic framework material once or several times. Preferably, several cycles are performed. Here, after contacting the already enriched with methane methane-containing gas mixture is brought again in contact with the sorbent. As a result, increased depletion or even complete removal can be achieved. The gas mixture is preferably adsorbed continuously on one or more fixed beds, for example in a temperature or pressure swing adsorption with several parallel beds. In this case, the gas mixture is passed through the sorption bed or sorption beds. Further preferably, the continuous adsorption takes place in one or more shaft or tubular reactors, in particular in one or two shaft reactors, wherein at least one reactor is filled with an adsorbent containing a porous organometallic framework. There are also reactor cascades conceivable. A reactor may contain a partial filling with a porous organometallic framework or a combination bed, for example with additional other adsorbents.
Die Adsorption wird bei einem Druck durchgeführt, der im Bereich von 1 bar (Atmosphärendruck) bis 325 bar liegt. Besonders bevorzugt liegt der Druck in einem Bereich von 1 bar bis 250 bar, insbesondere zwischen 1 und 100 bar und am meisten bevor- zugt zwischen 3 und 80 bar.The adsorption is carried out at a pressure ranging from 1 bar (atmospheric pressure) to 325 bar. Particularly preferably, the pressure is in a range from 1 bar to 250 bar, in particular between 1 and 100 bar and most preferably between 3 and 80 bar.
Die Temperatur des Gasgemisches bei Kontakt mit dem Sorbens, welches ein poröses metallorganisches Gerüstmaterial enthält, beträgt vorzugsweise etwa 5°C. Sowohl höhere als auch niedrigere Temperaturen können jedoch angewandt werden. So sind auch Temperaturen aus einem Bereich von -100°C bis + 450°C denkbar. Eine typische Temperatur liegt im Bereich von -20°C bis +30°C, vorzugsweise von 0°C bis 100C.The temperature of the gas mixture upon contact with the sorbent containing a porous organometallic framework is preferably about 5 ° C. However, both higher and lower temperatures can be used. Thus, temperatures from a range of -100 ° C to + 450 ° C are conceivable. A typical temperature is in the range of -20 ° C to + 30 ° C, preferably from 0 ° C to 10 0 C.
Das Gasgemisch wird vorzugsweise mit einer volumenbezogenen Flussrate pro Ad- sorbensvolumen (GHSV = Gas Hourly Space Velocity) von 250 1/h bis 10000 1/h, besonders bevorzugt von 250 1/h bis 2500 1/h mit dem Sorbens in Kontakt gebracht.The gas mixture is preferably brought into contact with the sorbent at a volume-related flow rate per adsorbent volume (GHSV = gas hourly space velocity) of 250 l / h to 10,000 l / h, particularly preferably from 250 l / h to 2,500 l / h.
Das Gemisch A enthält mindestens 50 mol-%, bevorzugt mindestens 60 mol-%, besonders bevorzugt mindestens 70 ιmol-%, außerordentlich bevorzugt mindestens 80 ιmol-%, insbesondere mindestens 90 ιmol-% MethanThe mixture A contains at least 50 mol%, preferably at least 60 mol%, particularly preferably at least 70 mol%, very preferably at least 80 mol%, in particular at least 90 mol% methane
In der Regel enthält das Gemisch A neben Methan noch üblicherweise 0,01 bis 15 mol- %, Ethan, üblicherweise 0,01 bis 10 ιmol-% Propan sowie gegebenenfalls Butan und höhere Kohlenwasserstoffe in Anteilen, die üblicherweise bei bis zu 4 ιmol-% liegen.In general, the mixture A in addition to methane usually contains 0.01 to 15 mol%, ethane, usually 0.01 to 10 mol% propane and optionally butane and higher hydrocarbons in proportions, which are usually up to 4 ιmol-% lie.
Weiterhin kann das Gemisch A üblicherweise bis zu 12 mol.-% Stickstoff, enthalten.Furthermore, the mixture A may usually contain up to 12 mol .-% of nitrogen.
Das Gemisch A kann zusätzlich Gase aus der Gruppe umfassend Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoff und Edelgase enthalten. Das in Gemisch A enthaltene Methan kann aus Erdgas oder der Erdölraffination stammen, synthetisch beispielsweise durch die Fischer-Tropsch-Synthese hergestellt worden sein oder aus regenerativen Quellen gewonnen worden sein.The mixture A may additionally contain gases from the group comprising hydrogen, water vapor, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen and noble gases. The methane contained in Mixture A may be derived from natural gas or petroleum refining, synthetically produced, for example, by the Fischer-Tropsch synthesis, or recovered from regenerative sources.
In einer Ausführungsform kann als Gemisch A handelsübliches Erdgas verwendet werden, gegebenenfalls nach einer dem Fachmann bekannten Reinigung.In one embodiment, commercially available natural gas may be used as mixture A, optionally after purification known to a person skilled in the art.
In einer weiteren Ausführungsform kann auch direkt bei der Erdölraffination anfallendes, methanhaltiges Gas eingesetzt werden, eventuell nach einer dem Fachmann be- kannten Reinigung.In a further embodiment, methane-containing gas obtained directly during petroleum refining can also be used, possibly after a purification known to a person skilled in the art.
Bevorzugte Quelle ist sogenanntes H-Gas, also ein Erdgas mit hohem C2-Anteil.The preferred source is so-called H-gas, ie a natural gas with a high C 2 content.
Das nach Sorption der Kohlenwasserstoffe mit mindestens 2 C-Atomen erhaltene Ge- misch B enthält die in Gemisch A vorliegenden Komponenten in veränderten Anteilen, insbesondere ist der Gehalt an Methan höher. Des Gemisch B kann beispielsweise folgendermaßen verwendet werden:The mixture B obtained after sorption of the hydrocarbons having at least 2 carbon atoms contains the components present in mixture A in modified proportions, in particular the content of methane is higher. The mixture B can be used, for example, as follows:
a) die Verbrennung in Wärmekraftwerken (unter Energie, Wärme- und/oder Dampf- gewinnung), insbesondere in Gas- und Dampf-Kraftwerken (GUD); b) die Darstellung von Synthesegas durch Dampf-Reformieren oder partieller Oxi- dation; c) die Umsetzung mit Ammoniak zu Blausäure in Gegenwart von Sauerstoff nach dem Andrussow-Verfahren, oder ohne Sauerstoffzusatz nach dem BMA- Verfahren (Blausäure aus Methan und Ammoniak); d) die Umsetzung mit Schwefel zu Schwefelkohlenstoff; e) die Pyrolyse zu Acetylen im Lichtboden oder nach dem Sachsse-Bartholome- Verfahren; f) die oxidative Kupplung zu Ethylen.(a) combustion in thermal power stations (under energy, heat and / or steam), in particular in gas and steam power plants (GUD); b) the synthesis of synthesis gas by steam reforming or partial oxidation; c) the reaction with ammonia to hydrocyanic acid in the presence of oxygen by the Andrussow process, or without addition of oxygen according to the BMA process (hydrocyanic acid from methane and ammonia); d) the reaction with sulfur to carbon disulfide; e) the pyrolysis to acetylene in the light floor or by the Sachsse Bartholome- method; f) the oxidative coupling to ethylene.
Schritt 2)Step 2)
Das nach Desorption in Schritt 2) erhaltene Gemisch C enthält die in Gemisch A enthaltenen Komponenten in veränderten Anteilen. Die Desorption des abgetrennten und sich auf dem Adsorbens befindlichen Gases oder Gasgemisches kann mittels Stick- stoff-Spülgas unter Bedingungen durchgeführt werden, bei denen auch die Abtrennung (Anreicherung) durchgeführt wird. Weitere Möglichkeiten zur Desorption bestehen mittels Druck- bzw. Temperaturänderung. Vorzugsweise findet die Desorption unter Druckänderung statt. Die Art und Weise, wie eine Desorption durchgeführt werden kann, ist dem Fachmann bekannt. Anleitungen hierzu finden sich beispielsweise in Werner Käst, „Adsorption aus der Gasphase", Verlag VCH, Weinheim, 1988. Nach der Desorption können dem zu verarbeitenden Strom weitere Ströme zugemischt werden. -The mixture C obtained after desorption in step 2) contains the components contained in mixture A in modified proportions. The desorption of the separated gas and gas mixture located on the adsorbent can be carried out by means of nitrogen purge gas under conditions in which the separation (enrichment) is also carried out. Other options for desorption exist by means of pressure or temperature change. Preferably, the desorption takes place under pressure change. The manner in which desorption can be carried out is known to the person skilled in the art. Instructions on this can be found for example in Werner Käst, "Adsorption from the gas phase", Verlag VCH, Weinheim, 1988. After desorption, further streams can be added to the stream to be processed. -
Schritt 3) Der Schritt 3), also die Überführung der im Gemisch C enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu ungesättigten Verbindungen, kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist dies in einer ersten Ausführungsform die dehydrierende Aromatisierung (Variante I). In einer weiteren Ausführungsform ist dies die Dehydrierung des in C) enthaltenen Ethans zu Ethylen (Variante II). In einer dritten Ausführungsform ist dies die Alkylierung des in der ersten Ausführungsform gebildeten Aromaten mit den in der weiteren Ausführungsform gebildeten ungesättigten Verbindungen, vorzugsweise die Herstellung von Ethylbenzol durch Alkylierung von Benzol mit Ethylen (Variante IM). Die Bildung der Aromaten und die Bildung des Ethylens werden dabei unabhängig voneinander durchgeführt. In einer Variante der dritten Ausfüh- rungsform kann das Ethylbenzol zu Styrol dehydriert werden.Step 3) Step 3), ie the conversion of the hydrocarbons contained in the mixture C to unsaturated compounds, can be carried out in various ways. According to the present invention, in a first embodiment this is the dehydrating aromatization (variant I). In a further embodiment this is the dehydrogenation of the ethane contained in C) to ethylene (variant II). In a third embodiment, this is the alkylation of the aromatic formed in the first embodiment with the unsaturated compounds formed in the further embodiment, preferably the production of ethylbenzene by alkylation of benzene with ethylene (variant IM). The formation of aromatics and the formation of ethylene are carried out independently. In a variant of the third embodiment, the ethylbenzene can be dehydrogenated to styrene.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet "ungesättigte Verbindung" ein Olefin, ein Alkin oder eine aromatische Verbindung.For the purposes of the present invention, "unsaturated compound" means an olefin, an alkyne or an aromatic compound.
Variante I (Aromatisierung)Variant I (aromatization)
In einer Ausführungsform der in Schritt 3) durchgeführten dehydrierenden Aromatisierung handelt es sich um die Umsetzung von gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffen zu Aromaten unter H2-Abspaltung. Die dehydrierende Aromatisierung ist eine endotherme Reaktion, es muss also Wärme zugeführt werden, um die gewünsch- te Reaktionstemperatur zu halten.In one embodiment of the dehydrogenating aromatization carried out in step 3) is the reaction of saturated or unsaturated hydrocarbons to aromatics with H 2 cleavage. The dehydrating aromatization is an endothermic reaction, so heat must be supplied to maintain the desired reaction temperature.
Das Gemisch C wird dazu in Schritt 3) in eine Reaktionszone eingeleitet, in der die enthaltenen Kohlenwasserstoffe mit mindestens 2 C-Atomen oder ein Teil davon in Gegenwart eines Katalysators in einer dehydrierenden Aromatisierung zu aromati- sehen Kohlenwasserstoffen umgesetzt werden. Je nach Reaktionsbedingungen und eingesetzten Katalysatoren kann neben den genannten gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffen mit mindestens 2 C-Atomen auch Methan zu Aromaten umgesetzt werden.To this end, the mixture C is introduced in step 3) into a reaction zone in which the hydrocarbons containing at least 2 C atoms or a part thereof in the presence of a catalyst are reacted in a dehydrogenating aromatization to give aromatic hydrocarbons. Depending on the reaction conditions and catalysts used, methane can be converted into aromatics in addition to the abovementioned saturated and unsaturated hydrocarbons having at least 2 carbon atoms.
Üblicherweise enthält das Gemisch C) größtenteils Ethan, daneben hauptsächlich Al- kane wie Propan und Butan,. Nicht abgetrenntes Methan kann z.T. in signifikanten Konzentrationen noch enthalten sein.Usually, the mixture C) contains mostly ethane, besides mainly alkanes such as propane and butane. Not separated methane can z.T. be present in significant concentrations.
Die dehydrierende Aromatisierung der in Gemisch C enthaltenen gesättigten und un- gesättigten Kohlenwasserstoffe ist an sich bekannt. Sie kann unter Zufuhr oder ohne Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen an bekannten Katalysatoren unter für den Fachmann bekannten Bedingungen durchgeführt werden.The dehydrogenating aromatization of the saturated and unsaturated hydrocarbons present in mixture C is known per se. It can be under feed or without Supply of oxygen-containing gases to known catalysts under conditions known to those skilled in the art.
Für die Ausführung der dehydrierenden Aromatisierung ohne Zufuhr von sauerstoffhal- tigen Gasen eignen sich als Katalysatoren besonders Aluminosilicate vom Pentasil- Typ, insbesondere ZSM-Zeolithe wie ZSM-5, ZSM-8, ZSM-1 1 , ZSM-23 und ZSM-35, vorzugsweise ZSM-5 oder MCM-Zeolithe wie beispielsweise MCM-22.Particularly suitable catalysts for carrying out the dehydrogenating aromatization without supply of oxygen-containing gases are aluminosilicates of the pentasil type, in particular ZSM zeolites such as ZSM-5, ZSM-8, ZSM-11, ZSM-23 and ZSM-35, preferably ZSM-5 or MCM zeolites such as MCM-22.
Die Zeolithe können neben AI weitere Elemente der 3. Hauptgruppe, wie Ga, B oder In enthalten. In einem solchen Fall sind Ga-haltige Zeolithe bevorzugt, die als Framework oder Extra-frame work vorliegen können. Als Gegenionen für die durch die trivalenten Gerüstkationen erzeugte überschüssige negative Ladung können H+, Na+, Li+, K+, Rb+, Cs+, NH4 +, Mg2+, Ca2+, Sr2+ und Ba+ im Zeolith enthalten sein.The zeolites may contain, in addition to AI, other elements of the 3rd main group, such as Ga, B or In. In such a case, Ga-containing zeolites are preferred, which may be present as framework or extra-frame work. Suitable counterions for the produced by the trivalent framework cations excess negative charge can be H +, Na +, Li +, K +, Rb +, Cs +, NH 4 +, Mg 2+, Ca 2+, Sr 2+ and Ba + in Be included zeolite.
Die Zeolithe können neben Si weitere Elemente der 4. Haupt- oder Nebengruppe enthalten, wie Ti, Ge oder Sn.The zeolites may contain, in addition to Si, further elements of the 4th main or subgroup, such as Ti, Ge or Sn.
Die Zeolithe können mit einem oder mehreren weiteren Metallen aus der Gruppe der Übergangsmetalle dotiert sein. Von diesen werden bevorzugt Mn, Mo, Pd, Pt, Ru, Cu, Co, Fe, Re, W oder Zn eingesetzt, besonders bevorzugt werden mit Ga, Zn, In, Mo, W oder Pt dotierte Zeolithe eingesetzt.The zeolites may be doped with one or more other metals from the group of transition metals. Of these, preference is given to using Mn, Mo, Pd, Pt, Ru, Cu, Co, Fe, Re, W or Zn; particular preference is given to using zeolites doped with Ga, Zn, In, Mo, W or Pt.
Es ist auch möglich, dem Katalysator ein oder mehrere weitere Metalle oder Verbindungen davon zuzusetzen, beispielsweise Cu, Co, Fe, Pt oder Ru, bevorzugt ist Cu.It is also possible to add to the catalyst one or more further metals or compounds thereof, for example Cu, Co, Fe, Pt or Ru, preference is given to Cu.
In der Literatur sind beispielsweise Cu-promotierte Mo/ZSM-5 Zeolith-Katalysatoren beschrieben (Qi et al, Catalysis Today 98, 639 (2004)) oder mit einem Metall der Gruppe VIIIB des Periodensystems promotierte Ga/ZSM-5 Zeolith-Katalysatoren (US 4,727,206). Besondere Molybdän-modifizierte ZSM-5 Zeolithe werden in WO 02/10099 beschrieben.For example, Cu-promoted Mo / ZSM-5 zeolite catalysts have been described in the literature (Qi et al., Catalysis Today 98, 639 (2004)) or Ga / ZSM-5 zeolite catalysts promoted with a Group VIIIB metal of the periodic table ( US 4,727,206). Particular molybdenum-modified ZSM-5 zeolites are described in WO 02/10099.
Es können auch ln/HZSM-5, Ga/HZSM-5, Zn/HZSM-5, Re/HZSM-5 eingesetzt werden, ebenso wie W/HZSM-5, promotiert mit Mn, Zn, Ga, Mo oder Co.In / HZSM-5, Ga / HZSM-5, Zn / HZSM-5, Re / HZSM-5 can also be used, as well as W / HZSM-5, promoted with Mn, Zn, Ga, Mo or Co.
Ebenso vorzugsweise werden MCM-22-geträgerte Katalysatoren verwendet, welche mit Zn, Ga, In, Mo, W und/oder Pt promotiert sein können. Es kann aber auch Re/HMCM-22 eingesetzt werden.It is also preferred to use MCM-22 supported catalysts which may be promoted with Zn, Ga, In, Mo, W and / or Pt. However, Re / HMCM-22 can also be used.
Üblicherweise wird die dehydrierende Aromatisierung von Kohlenwasserstoffen, die ohne Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasströmen betrieben wird, an den oben genannten Katalysatoren bei Temperaturen von 400 bis 1000°C, bevorzugt von 450 bis 900°C, besonders bevorzugt von 500 bis 800°C, insbesondere von 550 bis 750°C, bei einem Druck von 0.5 bis 100 bar, bevorzugt bei 1 bis 50 bar, besonders bevorzugt bei 1 bis 30 bar, insbesondere 1 bis 10 bar, durchgeführt. Üblicherweise wird die Umsetzung bei einer GHSV (Gas Hourly Space Velocity) von 100 bis 10 000 h"1, vorzugs- weise von 200 bis 3000 h"1 durchgeführt.Usually, the dehydrogenating aromatization of hydrocarbons, which is operated without supply of oxygen-containing gas streams, at the above-mentioned catalysts at temperatures of 400 to 1000 ° C, preferably from 450 to 900 ° C, particularly preferably from 500 to 800 ° C, in particular from 550 to 750 ° C, at a pressure of 0.5 to 100 bar, preferably at 1 to 50 bar, more preferably at 1 to 30 bar, in particular 1 to 10 bar , carried out. Usually, the reaction is carried out at a GHSV (gas hourly space velocity) of 100 to 10,000 h -1 , preferably 200 to 3000 h -1 .
Es kann von Vorteil sein, den bei der dehydrierenden Aromatisierung von Kohlenwasserstoffen ohne Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasströmen verwendeten Katalysator besonders im Falle der Metalle Mo, W, Re, vor der eigentlichen Verwendung zu aktivie- ren.It may be advantageous to activate the catalyst used in the dehydrogenating aromatization of hydrocarbons without the supply of oxygen-containing gas streams, especially in the case of the metals Mo, W, Re, before the actual use.
Diese Aktivierung kann mit Methan-haltigen Gaststrom oder einem C2-C4-Alkan, beispielsweise Ethan, Propan, Butan oder einem Gemisch aus diesen, erfolgen, vorzugsweise wird Butan verwendet. Die Aktivierung wird bei einer Temperatur von 350 bis 650°C, vorzugsweise bei 400 bis 550°C, und einem Druck von 0,5 bis 5 bar, vorzugsweise bei 0,5 bis 2 bar, durchgeführt. Üblicherweise liegt die GHSV (Gas Hourly Space Velocity) bei der Aktivierung bei 100 bis 4000 h"1, vorzugsweise bei 500 bis 2000 h"1.This activation can be carried out with methane-containing gas stream or a C 2 -C 4 alkane, for example ethane, propane, butane or a mixture of these, preferably butane is used. The activation is carried out at a temperature of 350 to 650 ° C, preferably at 400 to 550 ° C, and a pressure of 0.5 to 5 bar, preferably at 0.5 to 2 bar performed. Usually, the GHSV (gas hourly space velocity) at activation is 100 to 4000 h -1 , preferably 500 to 2000 h -1 .
Es ist auch möglich, eine Aktivierung durch die in Gemisch C enthaltenen Kohlenwas- serstoffe mit mindestens 2 C-Atomen durchzuführen. Die Aktivierung wird bei einer Temperatur von 250 bis 650°C, vorzugsweise bei 350 bis 550°C, und einem Druck von 0,5 bis 5 bar, vorzugsweise bei 0,5 bis 2 bar, durchgeführt. Üblicherweise liegt die GHSV (Gas Hourly Space Velocity) bei der Aktivierung bei 100 bis 4000 h"1, vorzugsweise bei 500 bis 2000 h"1. In einer weiteren Ausgestaltungsform ist es auch möglich, zusätzlich noch Wasserstoff beizufügen.It is also possible to carry out an activation by the hydrocarbons having at least 2 carbon atoms contained in mixture C. The activation is carried out at a temperature of 250 to 650 ° C, preferably at 350 to 550 ° C, and a pressure of 0.5 to 5 bar, preferably at 0.5 to 2 bar performed. Usually, the GHSV (gas hourly space velocity) at activation is 100 to 4000 h -1 , preferably 500 to 2000 h -1 . In a further embodiment, it is also possible to additionally add hydrogen.
Selbstverständlich kann der eingesetzte Katalysator bei nachlassender Aktivität nach üblichen, dem Fachmann bekannten Methoden regeneriert werden, insbesondere wenn der Schritt 3) ohne Zusatz von sauerstoffhaltigen Gasströmen durchgeführt wird. Hier sei insbesondere die Behandlung mit einem sauerstoffhaltigen Gemisch wie Luft, angereicherter Luft oder Reinsauerstoff aufgeführt, bei der das sauerstoffhaltige Gemisch anstelle des Gemisches C über den Katalysator geleitet wird. Es ist beispielsweise aber auch möglich, den Katalysator mit Wasserstoff zu regenerieren. Dies kann erfolgen, indem man dem Gemisch C beispielsweise einen Wasserstoffstrom zusetzt. Das Verhältnis von Wasserstoffstrom zu Gemisch C liegt üblicherweise im Bereich von 1 :1000 bis 2:1 , bevorzugt 1 :500 bis 1 :5.Of course, the catalyst used in decreasing activity can be regenerated by conventional methods known in the art, especially if the step 3) is carried out without the addition of oxygen-containing gas streams. In particular, treatment with an oxygen-containing mixture, such as air, enriched air or pure oxygen, in which the oxygen-containing mixture is passed over the catalyst instead of the mixture C, should be mentioned here. However, it is also possible, for example, to regenerate the catalyst with hydrogen. This can be done by adding a hydrogen stream to the mixture C, for example. The ratio of hydrogen stream to mixture C is usually in the range of 1: 1000 to 2: 1, preferably 1: 500 to 1: 5.
Die dehydrierende Aromatisierung in Schritt 3) kann grundsätzlich in allen aus dem Stand der Technik bekannten Reaktortypen durchgeführt werden. Eine vergleichsweise ausführliche Beschreibung von erfindungsgemäß geeigneten Reaktortypen enthält auch „Catalytica® Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative De- hydrogenation Processes" (Study Number 4192 OD, 1993, 430 Ferguson Drive, Mountain View, California, 94043-5272, USA).The dehydrogenating aromatization in step 3) can in principle be carried out in all reactor types known from the prior art. A comparatively detailed description of inventively suitable reactor types contains also "Catalytica® Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative Deoxidation Processes" (Study Number 4192 OD, 1993, 430 Ferguson Drive, Mountain View, California, 94043-5272, USA).
Geeignete Reaktorformen sind der Festbettrohr- und Rohrbündelreaktoren. Dabei befindet sich der Katalysator als Festbett in einem Reaktionsrohr oder in einem Bündel von Reaktionsrohren. Übliche Reaktionsrohr-Innendurchmesser betragen etwa 10 bis 15 cm. Ein typischer dehydrierender Aromatisierungsrohrbündelreaktor umfasst ca. 300 bis 1000 Reaktionsrohre. Die Katalysatorgeometrie kann beispielsweise kugelför- mig oder zylindrisch (hohl oder voll), ring-, sattel- oder tablettenförmig sein. Weiterhin kommen Extrudate z.B. in Strang-, Trilobe-, Quadrulobe-, Stern- oder Hohlzylinderform in Frage.Suitable reactor forms are the fixed bed tube and tube bundle reactors. In this case, the catalyst is as a fixed bed in a reaction tube or in a bundle of reaction tubes. Typical reaction tube internal diameters are about 10 to 15 cm. A typical dehydrogenating aromatization tube bundle reactor comprises about 300 to 1000 reaction tubes. The catalyst geometry can be, for example, spherical or cylindrical (hollow or full), ring-shaped, saddle-shaped or tablet-shaped. Furthermore, extrudates, e.g. in strand, trilobe, quadrulobe, star or hollow cylinder form in question.
Die dehydrierende Aromatisierung in Schritt 3) kann auch heterogen katalysiert im Wir- belbett durchgeführt werden. In einer besonderen Ausgestaltungsform enthält der Reaktor ein Wirbelbett, es kann aber auch zweckmäßig sein, mehrere Wirbelbetten nebeneinander zu betreiben, von denen sich einer oder mehrere in der Regel im Zustand der Regenerierung oder Reaktivierung befinden.The dehydrogenating aromatization in step 3) can also be carried out in heterogeneously catalyzed manner in the fluidized bed. In a particular embodiment, the reactor contains a fluidized bed, but it may also be appropriate to operate a plurality of fluidized beds side by side, one or more of which are usually in the state of regeneration or reactivation.
Die dehydrierende Aromatisierung kann auch in einem Hordenreaktor durchgeführt werden. Dieser enthält ein oder mehrere aufeinander folgende Katalysatorbetten. Die Anzahl der Katalysatorbetten kann 1 bis 20, zweckmäßigerweise 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 4 und insbesondere 1 bis 3 betragen. Die Katalysatorbetten werden vorzugsweise radial oder axial vom Reaktionsgas durchströmt. Im Allgemeinen wird ein solcher Hor- denreaktor mit einem Katalysatorfestbett betrieben. Im einfachsten Fall sind die Katalysatorfestbetten in einem Schachtofenreaktor axial oder in den Ringspalten von konzentrisch angeordneten zylindrischen Gitterrosten angeordnet. Ein Schachtofenreaktor entspricht einem Hordenreaktor mit nur einer Horde. Die dehydrierende Aromatisierung in Schritt 3) wird bevorzugt in einem Rohrbündel- oder Wirbelschichtreaktor durchge- führt.The dehydrating aromatization can also be carried out in a tray reactor. This contains one or more successive catalyst beds. The number of catalyst beds may be 1 to 20, advantageously 1 to 6, preferably 1 to 4 and in particular 1 to 3. The catalyst beds are preferably flowed through radially or axially from the reaction gas. In general, such a Horde reactor is operated with a fixed catalyst bed. In the simplest case, the fixed catalyst beds are arranged in a shaft furnace reactor axially or in the annular gaps of concentrically arranged cylindrical gratings. A shaft furnace reactor corresponds to a horde reactor with only one horde. The dehydrogenating aromatization in step 3) is preferably carried out in a tube bundle or fluidized bed reactor.
Als Produkt der dehydrierenden Aromatisierung wird ein Gemisch D erhalten, dieses enthält vorzugsweise einen oder mehrere aromatische Kohlenwasserstoffe aus der Gruppe Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Styrol, XyIoI und Naphthalin. Insbesondere enthält das Gemisch D als aromatische Kohlenwasserstoffe Benzol und Naphthalin, meist bevorzugt Benzol.The product of the dehydrating aromatization is a mixture D obtained, this preferably contains one or more aromatic hydrocarbons from the group benzene, toluene, ethylbenzene, styrene, xylene and naphthalene. In particular, the mixture contains D as aromatic hydrocarbons benzene and naphthalene, most preferably benzene.
Variante Il (Herstellung von Ethylen)Variant II (production of ethylene)
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das im Gemisch C enthaltene Ethan zu Ethylen dehydriert. Diese Dehydrierungsreaktion ist dem Fachmann an sich bekannt, sie kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden.In a further embodiment of the present invention, the ethane contained in the mixture C is dehydrogenated to ethylene. This dehydrogenation reaction is known per se to a person skilled in the art and can be carried out in various ways.
In einer Ausführungsform geschieht die Dehydrierung in einer Crackreaktion. Dabei werden auch die gegebenenfalls vorhandenen, höheren Alkane wie Propan oder Butan in Ethylen umgewandelt.In one embodiment, the dehydrogenation occurs in a cracking reaction. In this case, the optionally present, higher alkanes such as propane or butane are converted into ethylene.
Vorzugsweise wird das Cracken thermisch, also unter nicht-katalytischen Bedingungen, durchgeführt. Die dabei angewandten Durchführungsweisen sind Steamcracken und katalytisches Cracken („Catcracking"), die dem Fachmann bekannt sind. Je nach der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und dem gewünschten Produktspektrum wird eine der beiden genannten Verfahrensvarianten eingesetzt werden.The cracking is preferably carried out thermally, that is to say under non-catalytic conditions. The procedures followed are steam cracking and catalytic cracking ("cat cracking"), which are known to the person skilled in the art Depending on the composition of the starting material and the desired product spectrum, one of the two mentioned process variants can be used.
Das bevorzugte Steam-Cracking-Verfahren wird zumeist bei Bedingungen von 800 bis 850°C durchgeführt, andere Varianten können je nach gewünschtem Produktspektrum auch andere Temperaturen zwischen 600 und 1100°C erfordern.The preferred steam cracking process is usually carried out at conditions of 800 to 850 ° C, other variants may require depending on the desired product range, other temperatures between 600 and 1100 ° C.
Der Fachmann wird je nach gewünschtem Produktspektrum und der Zusammensetzung der Einsatzprodukte die Reaktionsbedingungen entsprechend einstellen.Depending on the desired product spectrum and the composition of the starting products, the person skilled in the art will adjust the reaction conditions accordingly.
Eine Übersicht über die gebräuchlichen Crackreaktionen finden sich in Weissermel, Arpe, "Industrielle organische Chemie", 5. Auflage 1998, Seiten 65 bis 99. Der Inhalt der genannten Passagen ist ein wichtiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Insbesondere die Offenbarung auf den Seiten 65 bis 74, Ende erster Absatz, ist durch Bezugnahme in die vorliegenden Anmeldung eingeschlossen.An overview of the common cracking reactions can be found in Weissermel, Arpe, "Industrial Organic Chemistry", 5th edition 1998, pages 65 to 99. The content of the passages mentioned is an important part of the present invention. In particular, the disclosure on pages 65-74, end of the first paragraph, is incorporated by reference into the present application.
Das Ethylen kann auch durch Dehydrierung von Ethan erhalten werden. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt.The ethylene can also be obtained by dehydrogenation of ethane. Corresponding methods are known to the person skilled in the art.
Die Dehydrierung kann in einer Ausführungsform oxidativ unter Anwesenheit von Sauerstoff, beispielsweise molekularem Sauerstoff, geschehen. Als Katalysatoren eignen sich Verbindungen auf Basis von Alkali- und Erdalkalimetallen, auf Basis von Übergangsmetalloxiden und Seltenerdmetalloxiden.In one embodiment, the dehydrogenation may be effected oxidatively in the presence of oxygen, for example molecular oxygen. Suitable catalysts are compounds based on alkali metals and alkaline earth metals, based on transition metal oxides and rare earth metal oxides.
Die Dehydrierung kann auch ohne Zusatz von Sauerstoff geschehen. In diesem Fall werden Chromoxide wie Katalysatoren auf Zeolith-Bais, beispielsweise Mordenit oder Mordenit mit Ga, Zn, Pt oder Ru, eingesetzt.The dehydration can also be done without the addition of oxygen. In this case, chromium oxides such as zeolite-based catalysts, for example, mordenite or mordenite with Ga, Zn, Pt or Ru, are used.
Variante IM (Herstellen von Ethylbenzol) In einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Ethylbenzol hergestellt. Dies geschieht durch Umsetzung von Ethylen mit Benzol. Es ist dabei mög- lieh, dass nur eine der beiden Komponenten (also entweder Benzol oder Ethylen) in Schritt 3) des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt und die andere Komponente erworben wird. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beide Edukte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten.Variant IM (Preparation of Ethylbenzene) In a third embodiment of the process according to the invention, ethylbenzene is prepared. This is done by reacting ethylene with benzene. It is possible lent that only one of the two components (ie either benzene or ethylene) produced in step 3) of the method according to the invention and the other component is purchased. In one embodiment of the process according to the invention, both starting materials are obtained by the process according to the invention.
In jedem Fall werden Ethylen und Benzol jeweils in einem separaten Verfahrensschritt erkalten. In dem der Ethylenherstellung/Benzolherstellung Schritt 3) erfindungsgemäß folgenden Schritt 3i) wird das in Schritt 3) erhaltene Ethylen und/oder Benzol dann in an sich bekannter Weise zu Benzol umgesetzt.In any case, ethylene and benzene are each cooled in a separate process step. In the ethylene production / benzene production step 3) according to the invention following step 3i), the ethylene and / or benzene obtained in step 3) is then converted in a manner known per se to benzene.
Die Alkylierung von Benzol zu Ethylbenzol ist prinzipiell bekannt. Sie kann in flüssiger Phase (mit Friedel-Crafts-Katalysatoren, beispielsweise AICI3, BF3, FeCI3, ZnCI4, SnCI4 oder H3PO4) oder in der Gasphase (mit unterschiedlichen Trägerkatalysatoren, AI- Silikaten, Zeolithen oder geträgerten Friedel-Crafts-Katalysatoren) erfolgen.The alkylation of benzene to ethylbenzene is known in principle. It can be in the liquid phase (with Friedel-Crafts catalysts, for example AICI3, BF 3 , FeCl 3 , ZnCl 4 , SnCl 4 or H 3 PO 4 ) or in the gas phase (with different supported catalysts, Al silicates, zeolites or supported Friedel -Crafts catalysts).
Eine Übersicht über die Alkylierung von Benzol mit Ethylen findet sich in Weissermel, Arpe, "Industrielle organische Chemie", 5. Auflage 1998, Seiten 369 bis 373. Die Offenbarung auf den genannten Seiten ist ein integraler Bestandteil der vorliegenden Anmeldung und durch Bezugnahme eingeschlossen.For a review of the alkylation of benzene with ethylene, see Weissermel, Arpe, "Industrielle Organische Chemie," 5th Edition, 1998, pages 369-373. The disclosure on the aforementioned pages is an integral part of the present application and incorporated by reference.
In einer weiteren Ausführungsform kann das erhaltene Ethylbenzol zu Styrol dehydriert werden.In another embodiment, the resulting ethylbenzene can be dehydrogenated to styrene.
Weiterhin enthält in allen Ausführungsformen das Gemisch D neben nicht umgesetz- tem Methan und ursprünglich im Gemisch A vorhandenen und in Schritt 3) entstandenen Kohlenwasserstoffen auch bereits im Gemisch A enthaltene Inertgase wie Stickstoff oder Helium und weitere Edelgase sowie bereits im Gemisch A enthaltene Verunreinigungen in veränderten Anteilen. Des Weiteren können im Gemisch D bei den Reaktionen in den Schritten 2) und 3) gebildete Nebenprodukte wie CO, CO2, H2O oder H2 sowie Überreste nicht verbrauchten Oxidationsmittels vorhanden sein.Furthermore, in all embodiments, the mixture contains D in addition to unreacted methane and originally present in the mixture A and in step 3) hydrocarbons already contained in the mixture A inert gases such as nitrogen or helium and other noble gases and already in the mixture A contained impurities in changed shares. Furthermore, by-products such as CO, CO 2 , H 2 O or H 2 and residues of unconsumed oxidizing agent formed in the mixture D in the reactions in steps 2) and 3) may be present.
Schritt 4)Step 4)
Variante IVariant I
Die Trennung des Gemisches D im Falle der Herstellung von Aromaten durch De- hydroaromatisierung in das Leichtsiedergemisch E und das Schwersiedergemisch F in Schritt 4) erfolgt durch Kondensation oder auch fraktionierte Kondensation. Unter fraktionierter Kondensation wird hier eine mehrstufige Destillation im Beisein größerer Inertgasmengen verstanden. So kann das Gemisch D auf -30°C bis 80°C, vorzugsweise auf 0°C bis 70°C, besonders bevorzugt auf 30°C bis 60°C abgekühlt werden. Hierbei kondensieren die aromatischen Kohlenwasserstoffe und Schwersieder während das nicht umgesetzte Methan und der gebildete Wasserstoff gasförmig vorliegen und somit nach üblichen Methoden abgetrennt werden können. Gegebenenfalls enthält das Leichtsiedergemisch E auch die oben genannten Inertgase und Kohlenwasserstoffe sowie die gebildeten Nebenprodukte und/oder bereits in Gemisch A enthaltene Verunreinigungen sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Oxidationsmittel.The separation of the mixture D in the case of the production of aromatics by dehydroaromatization into the low-mix mixture E and the high-boiling mixture F in step 4) takes place by condensation or else fractional condensation. By fractionated condensation is meant here a multi-stage distillation in the presence of larger quantities of inert gas. Thus, the mixture D can be cooled to -30 ° C to 80 ° C, preferably to 0 ° C to 70 ° C, more preferably to 30 ° C to 60 ° C. This condenses the aromatic hydrocarbons and high boilers while the unreacted methane and the hydrogen formed are present in gaseous form and thus can be separated by conventional methods. Optionally, the blending mixture E also contains the abovementioned inert gases and hydrocarbons, as well as the by-products formed and / or impurities already present in mixture A, and optionally unreacted oxidizing agent.
In einer besonderen Ausgestaltungsform kann es von Vorteil sein, das Gemisch D in mehreren Stufen von Schwersiedern zu befreien. Hierzu wird dieses beispielsweise auf -30°C bis 80°C abgekühlt, das Schwersiedergemisch F', welches einen Teil der Schwersieder enthält, abgetrennt und das Leichtsiedergemisch E' verdichtet und weiter gekühlt, so dass man das Schwersiedergemisch F und das Leichtsiedergemisch E erhält. Eine Verdichtung erfolgt vorzugsweise auf ein Druckniveau von 5 bis 100 bar, bevorzugt 10 bis 75 bar und weiter bevorzugt 15 bis 50 bar. Um eine weitgehende Kondensation einer bestimmten Verbindung zu erreichen, wird eine entsprechend angemessene Temperatur eingestellt. Erfolgt die Kondensation unterhalb 0°C, ist gege- benenfalls eine vorherige Trocknung des Gases notwendig.In a particular embodiment, it may be advantageous to free the mixture D in several stages of high boilers. For this purpose, this is for example cooled to -30 ° C to 80 ° C, the high-boiling mixture F ', which contains a portion of the high boilers, separated and the Leichtsiedenemisch E' compacted and further cooled, so that the high-boiling mixture F and the low-mix E. A compression is preferably carried out to a pressure level of 5 to 100 bar, preferably 10 to 75 bar and more preferably 15 to 50 bar. In order to achieve a substantial condensation of a particular compound, a correspondingly appropriate temperature is set. If the condensation is below 0 ° C, a previous drying of the gas may be necessary.
Das Schwersiedergemisch F enthält vornehmlich die aromatischen Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Naphthalin, das Leichtsiedergemisch E enthält das nicht umgesetzte Methan sowie die in Schritt Il nicht umgesetzten gesättigten und ungesättigten Koh- lenwasserstoffe sowie die gebildeten leichtflüchtigen Nebenprodukte und gegebenenfalls die oben genannten Inertgase und/oder bereits im Gemisch A enthaltene Verunreinigungen. Unter die leichtflüchtigen Nebenprodukte fallen beispielsweise CO, CO2 und H2. Die nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise die 1 bis 4 C-Atome enthaltende Kohlenwasserstoffe, besonders bevorzugt Methan, und der gebildete Wasserstoff können gegebenenfalls nach üblichen Methoden abgetrennt werden.The high-boiling mixture F contains primarily the aromatic hydrocarbons such as benzene and naphthalene, the low-boiler mixture E contains the unreacted methane and the unreacted in step II saturated and unsaturated hydrocarbons and the volatile by-products formed and optionally the above-mentioned inert gases and / or already in Mixture A contained impurities. Among the readily volatile by-products are, for example, CO, CO 2 and H 2 . The unreacted hydrocarbons, preferably the 1 to 4 C-containing hydrocarbons, more preferably methane, and the hydrogen formed may optionally be separated by conventional methods.
Die im Schwersiedergemisch F enthaltenen aromatischen Kohlenwasserstoffe können nach den üblichen Methoden getrennt und/oder aufgereinigt werden.The aromatic hydrocarbons contained in the high-boiling mixture F can be separated and / or purified by customary methods.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können einzelne oder mehrere Komponenten aus dem Leichtsiedergemisch E teilweise oder vollständig abgetrennt werden.In one embodiment of the present invention, one or more components of the blending mixture E may be partially or completely separated.
Die Abtrennung der im Leichtsiedergemisch E enthaltenen nicht kondensierbaren oder leicht siedenden Bestandteile wie Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Stickstoff kann in einem Absorptions-/Desorptions-Zyklus mit Hilfe eines hoch siedenden Absorptionsmittels durchgeführt werden, wobei ein Gemisch erhalten wird, das das Absorptionsmittel sowie die gesättigten und ungesättigten, vorzugsweise 1 bis 4 C-Atome aufweisenden Kohlenwasserstoffe enthält, und ein Gemisch, das die übri- gen, nicht kondensierbaren oder leicht siedenden Bestandteile aus dem Leichtsiedergemisch E enthält. In der Absorptionsstufe eingesetzte inerte Absorptionsmittel sind im Allgemeinen hochsiedende, unpolare Lösungsmittel, in denen das abzutrennende d-C4-Kohlenwasser- stoff-Gemisch eine deutlich höhere Löslichkeit als die übrigen abzutrennenden Gasbestandteile aufweist. Die Absorption kann durch einfaches Durchleiten des Leichtsieder- gemisches E durch das Absorptionsmittel erfolgen. Sie kann aber auch in Kolonnen erfolgen. Dabei kann im Gleichstrom, Gegenstrom oder Kreuzstrom gearbeitet werden. Geeignete Absorptionskolonnen sind z.B. Bodenkolonnen mit Glocken-, Ventil- und/oder Siebböden, Kolonnen mit strukturierten Packungen, z.B. Gewebepackungen oder Blechpackungen mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 1000 m2/m3 wie Mellapak® 250 Y, und Füllkörperkolonnen, z.B. mit Kugeln, Ringen oder Sätteln aus Metall, Kunststoff oder Keramik als Füllkörpern. Es kommen aber auch Riesel- und Sprühtürme, Graphitblockabsorber, Oberflächenabsorber wie Dickschicht- und Dünnschichtabsorber sowie Rotationskolonnen, Tellerwäscher, Kreuzschleierwäscher, Rotationswäscher sowie Blasensäulen mit und ohne Einbauten in Betracht.The separation of the non-condensable or low-boiling constituents such as hydrogen, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide and nitrogen present in the low-boiling mixture E can be carried out in an absorption / desorption cycle with the aid of a high-boiling absorbent to obtain a mixture containing the absorbent and the saturated and unsaturated, preferably having 1 to 4 carbon atoms containing hydrocarbons, and a mixture containing the remaining, non-condensable or low-boiling constituents from the low-mix E. Inert adsorbents used in the absorption stage are generally high-boiling, non-polar solvents in which the dC 4 -hydrocarbon mixture to be separated has a significantly higher solubility than the other gas constituents to be separated off. The absorption can be carried out by simply passing the low-boiling mixture E through the absorbent. But it can also be done in columns. It can be used in cocurrent, countercurrent or cross flow. Suitable absorption columns include plate columns having bubble-cap, valve, and / or sieve trays, columns with structured packings, for example fabric packings or sheet-metal packings with a specific surface area of 100 to 1000 m 2 / m 3 as Mellapak ® 250 Y, and packed columns, for example with balls , Rings or saddles made of metal, plastic or ceramic as packing. However, there are also trickle and spray towers, graphite block absorbers, surface absorbers such as thick-film and thin-layer absorbers and rotary columns, dishwashers, cross-flow scrubbers, rotary scrubbers and bubble columns with and without internals into consideration.
Geeignete Absorptionsmittel sind vergleichsweise unpolare organische Lösungsmittel, beispielsweise aliphatische C5-Ci8-Alkene, Naphtha oder aromatische Kohlenwasserstoffe wie die Mittelölfraktionen aus der Paraffindestillation, oder Ether mit sperrigen Gruppen, oder Gemische dieser Lösungsmittel, wobei diesen ein polares Lösungsmit- tel wie 1 ,2-Dimethylphthalat zugesetzt sein kann. Geeignete Absorptionsmittel sind weiterhin Ester der Benzoesäure und Phthalsäure mit geradkettigen CrC8-Alkanolen, wie Benzoesäure-n-butylester, Benzoesäuremethylester, Benzoesäureethylester, Phthalsäuredimethylester, Phthalsäurediethylester, sowie sogenannte Wärmeträgeröle, wie Biphenyl und Diphenylether, deren Chlorderivate sowie Triarylalkene. Ein geeigne- tes Absorptionsmittel ist ein Gemisch aus Biphenyl und Diphenylether, bevorzugt in der azeotropen Zusammensetzung, beispielsweise das im Handel erhältliche Diphyl®. Häufig enthält dieses Lösungsmittelgemisch Dimethylphthalat in einer Menge von 0,1 bis 25 Gew.-%. Geeignete Absorptionsmittel sind ferner Pentane, Hexane, Heptane, Octa- ne, Nonane, Decane, Undecane, Dodecane, Tridecane, Tetradecane, Pentadecane, Hexadecane, Heptadecane und Octadecane oder aus Raffinerieströmen gewonnene Fraktionen, die als Hauptkomponenten die genannten linearen Alkane enthalten.Suitable absorbents are comparatively non-polar organic solvents, for example C 5 -C 8 -alkenes, naphtha or aromatic hydrocarbons, such as the paraffin distillation medium fractions, or bulky group ethers, or mixtures of these solvents, which contain a polar solvent such as 1, 2-Dimethyl phthalate may be added. Suitable absorbents are also esters of benzoic acid and phthalic acid with straight-chain C 1 -C 8 -alkanols, such as n-butyl benzoate, methyl benzoate, ethyl benzoate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, and so-called heat transfer oils, such as biphenyl and diphenyl ether, their chlorinated derivatives and triaryl alkenes. A geeigne- tes absorbent is a mixture of biphenyl and diphenyl ether, preferably in the azeotropic composition, for example, the commercially available Diphyl ®. Frequently, this solvent mixture contains dimethyl phthalate in an amount of 0.1 to 25 wt .-%. Suitable absorbents are furthermore pentanes, hexanes, heptanes, octanes, nonanes, decanes, undecanes, dodecanes, tridecanes, tetradecanes, pentadecanes, hexadecanes, heptadecans and octadecanes or fractions obtained from refinery streams which contain as main components said linear alkanes.
Kohlendioxid kann beispielsweise mit einem selektiven Absorptionsmittel aus dem Leichtsiedergemisch E oder aus dem nach Abtrennung der 1 bis 4 C-Atome aufwei- senden Kohlenwasserstoffe erhaltenen Gemisch entfernt werden. Wiederum können in der Absorptionsstufe Absorptionsmittel wie dem Fachmann bekannte basische Waschmittel, in denen das abzutrennende Kohlendioxid über eine deutlich höhere Löslichkeit als die übrigen abzutrennenden Gasbestandteile aufweist, eingesetzt werden. Die Absorption kann durch einfaches Durchleiten des Leichtsiedergemisches E oder des nach der Abtrennung der gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe aus dem Leichtsiedergemisch E erhaltenen Gemisches durch das Absorptionsmittel erfol- gen. Sie kann aber auch in Kolonnen erfolgen. Dabei kann im Gleichstrom, Gegenstrom oder Kreuzstrom gearbeitet werden. Technisch kommen hierbei die zuvor aufgeführten apparativen Lösungen in Betracht.Carbon dioxide can be removed, for example, with a selective absorption medium from the low-boiling mixture E or from the hydrocarbon obtained after separation of the 1 to 4 C atoms. Again, in the absorption stage, absorbents can be used, such as basic detergents known to the person skilled in the art, in which the carbon dioxide to be separated off has a significantly higher solubility than the other gas constituents to be separated off. The absorption can be achieved by simply passing the blending mixture E or the mixture obtained after separation of the saturated and unsaturated hydrocarbons from the blending mixture E by the absorbent. It can also be done in columns. It can be used in cocurrent, countercurrent or cross flow. Technically come here the device solutions listed above into consideration.
Zur Abtrennung des Wasserstoffs kann das Leichtsiedergemisch E oder das nach der Abtrennung der gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe aus dem Leichtsiedergemisch E erhaltene Gemisch, gegebenenfalls nach erfolgter Kühlung beispielsweise in einem indirekten Wärmetauscher, über eine in der Regel als Rohr ausgebildete Membran geleitet werden, die lediglich für molekularen Wasserstoff durchlässig ist.To separate off the hydrogen, the low-boiling mixture E or the mixture obtained after the removal of the saturated and unsaturated hydrocarbons from the low-boiling mixture E, optionally after cooling, for example in an indirect heat exchanger, can be passed through a membrane which is usually designed as a tube and which is only suitable for molecular hydrogen is permeable.
Alternativ können einzelne Komponenten auch durch chemische Umsetzung abgetrennt werden. Beispielsweise lässt sich der entstandene Wasserstoff nach Oxidation als Wasser aus dem Gemisch durch Kondensation entfernen.Alternatively, individual components can also be separated by chemical reaction. For example, the resulting hydrogen can be removed after oxidation as water from the mixture by condensation.
Alternativ können Komponenten in einem Adsorptionsverfahren (thermische oder Druckwechsel-Adsorption) abgetrennt werden. Hierbei wird ein Adsorbens zyklisch in einer ersten Phase mit dem wasserstoffhaltigen Strom beaufschlagt, wobei alle Komponenten außer Wasserstoff, so auch die Kohlenwasserstoffe mit einem bis vier C- Atomen durch Adsorption zurückgehalten werden. In einer zweiten Phase werden die- se Komponenten durch erniedrigten Druck oder erhöhte Temperatur wieder desorbiert.Alternatively, components can be separated in an adsorption process (thermal or pressure swing adsorption). In this case, an adsorbent cyclically charged in a first phase with the hydrogen-containing stream, all components except hydrogen, as well as the hydrocarbons are retained with one to four carbon atoms by adsorption. In a second phase, these components are desorbed again by reduced pressure or elevated temperature.
Der auf diese Weise abgetrennte molekulare Wasserstoff kann bei Bedarf zumindest teilweise in einer Hydrierung eingesetzt oder aber einer sonstigen Verwertung zugeführt werden, beispielsweise zur Erzeugung elektrischer Energie in Brennstoffzellen.The molecular hydrogen separated in this manner can, if necessary, be used at least partially in a hydrogenation or else be supplied to another utilization, for example for the generation of electrical energy in fuel cells.
Alternativ kann bei genügend unterschiedlichen Siedepunkten auch die Rektifikation zur Abtrennung einzelner Komponenten genutzt werden.Alternatively, with sufficiently different boiling points, the rectification can also be used to separate off individual components.
Eine Abtrennung einzelner Komponenten ist im Allgemeinen nicht ganz vollständig, so dass in den Kohlenwasserstoffen mit 1 bis 4 C-Atomen - je nach Art der Abtrennung - noch geringe Mengen oder auch nur Spuren der weiteren Gasbestandteile vorliegen können.A separation of individual components is generally not completely complete, so that in the hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms - depending on the nature of the separation - still small amounts or even traces of other gas components may be present.
In einer weiteren Ausgestaltungsform kann auch eine Rückführung eines Teils der Leichtsiedergemische E bzw. E' erfolgen. Diese Leichtsiedergemische E bzw. E' werden erhalten, indem man aus dem Gemisch D partiell oder vollständig die Schwersie- der bzw. die aromatischen Kohlenwasserstoffe abtrennt. Ein Teil der Gemische E und/oder E' werden dabei wahlweise durch die direkte Dosierung in die Reaktionszone 1 oder 2 oder durch die vorige Vereinigung mit dem Gemisch A oder dem Gemisch C zurückgeführt. Der Anteil des zurückgeführten Stromes beträgt zwischen 1 und 95 % des entsprechenden Gemisches E oder E', bevorzugt zwischen 5 und 90 % des entsprechenden Gemisches E oder E'.In a further embodiment, a return of a portion of the low-mix mixtures E and E 'can be carried out. These low-boiler mixtures E and E 'are obtained by partially or completely separating the heavy or aromatic hydrocarbons from the mixture D. A portion of the mixtures E and / or E 'are optionally recycled by the direct metering into the reaction zone 1 or 2 or by the previous combination with the mixture A or the mixture C. The proportion of recycled electricity is between 1 and 95% of the corresponding mixture E or E ', preferably between 5 and 90% of the corresponding mixture E or E'.
Gegebenenfalls können die zurückgeführten Ströme ganz oder teilweise nach den o- ben aufgeführten Methoden von Wasserstoff und gegebenenfalls weiteren leicht siedenden Komponenten, die keine Kohlenwasserstoffe sind, befreit werden.Optionally, the recirculated streams may be completely or partially freed of the above-listed methods of hydrogen and optionally other low-boiling components which are not hydrocarbons.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können aus dem Leichtsiedergemisch E, vor oder nach Abtrennung der leicht siedenden Komponenten wie CO, CO2 oder Wasserstoff, selektiv Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 4 C-Atomen abgetrennt und in die zweite Reaktionszone zurückgeführt werden.In a further embodiment of the present invention, hydrocarbons having 2 to 4 C atoms can be selectively separated from the low boiler mixture E, before or after separation of the low-boiling components such as CO, CO 2 or hydrogen, and recycled to the second reaction zone.
Die Rückführung eines Stromes kann z.B. unter Zuhilfenahme eines Verdichters, eines Gebläses oder einer Düse erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Düse eine Treibstrahldüse, wobei das Gemisch A, Gemisch C oder ein sauerstoffhaltiger Strom oder ein Dampfstrom als Treibmedium verwendet wird.The recirculation of a stream may e.g. with the aid of a compressor, a blower or a nozzle. In a preferred embodiment, the nozzle is a propulsion jet nozzle, wherein the mixture A, mixture C or an oxygen-containing stream or a vapor stream is used as a propellant.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die im Leichtsiedergemisch E enthaltenen, nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffe und der gebildete Wasserstoff einem weiteren Kohlenwasserstoff verbrauchenden Prozess zugeführt werden. Beispiele für Methan verbrauchende Prozesse sindAccording to a further embodiment of the present invention, the unreacted hydrocarbons contained in the low-boiler mixture E and the hydrogen formed can be fed to a further hydrocarbon-consuming process. Examples of methane consuming processes are
a) die Verbrennung in Wärmekraftwerken (unter Energie, Wärme- und/oder Dampfgewinnung), insbesondere in Gas- und Dampf-Kraftwerken (GUD); b) die Darstellung von Synthesegas durch Dampf-Reformieren oder partieller Oxi- dation; c) die Umsetzung mit Ammoniak zu Blausäure in Gegenwart von Sauerstoff nach dem Andrussow-Verfahren, oder ohne Sauerstoffzusatz nach dem BMA- Verfahren (Blausäure aus Methan und Ammoniak); d) die Umsetzung mit Schwefel zu Schwefelkohlenstoff; e) die Pyrolyse zu Acetylen im Lichtboden oder nach dem Sachsse-Bartholome- Verfahren; f) die oxidative Kupplung zu Ethylen.a) Combustion in thermal power plants (under energy, heat and / or steam extraction), in particular in gas and steam power plants (GUD); b) the synthesis of synthesis gas by steam reforming or partial oxidation; c) the reaction with ammonia to hydrocyanic acid in the presence of oxygen by the Andrussow process, or without addition of oxygen according to the BMA process (hydrocyanic acid from methane and ammonia); d) the reaction with sulfur to carbon disulfide; e) the pyrolysis to acetylene in the light floor or by the Sachsse Bartholome- method; f) the oxidative coupling to ethylene.
Als Kohlenwasserstoff verbrauchende Prozesse seien a) und b) genannt.As hydrocarbon-consuming processes are a) and b) called.
Es kann von Vorteil sein, den gebildeten Wasserstoff vor der Verwendung in dem Methan verbrauchenden Prozess, wie beispielsweise den Prozessen b) bis f), partiell oder vollständig abzutrennen. Hierfür können die dem Fachmann bekannten, oben aufge- führten Verfahren eingesetzt werden und der so gewonnenen Wasserstoff seinerseits zur Energiegewinnung oder in einem Wasserstoff verbrauchenden Prozess, wie z.B. einer Hydrierung, eingesetzt werden. Es kann gegebenenfalls auch von Vorteil sein, mit gängigen Verfahren die oben erwähnten Inertgase, die nicht umgesetzten gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe sowie die gebildeten Nebenprodukte vor der Verwendung in dem Methan bzw. Kohlenwasserstoff verbrauchenden Prozess abzu- trennen.It may be advantageous to partially or completely separate the hydrogen formed prior to use in the methane consuming process, such as processes b) to f). For this purpose, the methods mentioned above, the methods listed above can be used and the hydrogen thus obtained in turn for energy production or in a hydrogen-consuming process, such as a hydrogenation, are used. If appropriate, it may also be advantageous to separate the above-mentioned inert gases, the unreacted saturated and unsaturated hydrocarbons and the by-products formed by conventional processes before use in the methane or hydrocarbon-consuming process.
Vorzugsweise wird das Leichtsiedergemisch E der Verbrennung in Wärmekraftwerken zur Energie-, Wärme- und/oder Dampfgewinnung zugeführt.Preferably, the low-boiler mixture E is fed to the combustion in thermal power plants for energy, heat and / or steam extraction.
Die dehydrierende Aromatisierung ist mit der Bildung von Wasserstoff verbunden, wo- durch sich der Brennwert des Leichtsiedergemisches E verändert.The dehydrogenating aromatization is associated with the formation of hydrogen, whereby the calorific value of the low-mix mixture E changes.
Variante IlVariant II
Im Fall der Herstellung von Ethylen erfolgt die Auftrennung generell durch Destillation.In the case of ethylene production, the separation is generally by distillation.
Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt.Corresponding methods are known to the person skilled in the art.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Auftrennung des Gemischs D durch Destillation in ein C1/C2-Gemisch E und ein Gemisch F' enthaltend höhere Kohlenwasserstoffe und weiteres Auftrennen des C1/C2-Gemischs in Methan sowie Ethylen und gegebenenfalls Ethan und Ethin.In a further embodiment of the present invention, the separation of the mixture D by distillation into a C1 / C2 mixture E and a mixture F 'containing higher hydrocarbons and further separation of the C1 / C2 mixture in methane and ethylene and optionally ethane and ethyne.
Das Ethylen wird dabei vorzugsweise getrocknet und von CO2 befreit, insbesondere durch ein so genanntes Guard Bed.The ethylene is preferably dried and freed of CO 2 , in particular by a so-called guard bed.
Variante IM Im Fall der Herstellung von Ethylbenzol erfolgt die Abtrennung des Ethylbenzols von den restlichen Bestandteilen des Gemischs D durch Destillation. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt.Variant IM In the case of the production of ethylbenzene, the separation of the ethylbenzene from the remaining constituents of the mixture D takes place by distillation. Corresponding methods are known to the person skilled in the art.
Die genaue Aufarbeitung hängt davon ab, welche Verbindungen sich in den Eduktströmen enthaltend Benzol und Ethylen befinden und die in Variante Il oder IM oder auch in beiden Varianten erhalten werden.The exact workup depends on which compounds are present in the educt streams containing benzene and ethylene and which are obtained in variant II or IM or in both variants.
MOF-MaterialienMOF materials
Das poröse metallorganische Gerüstmaterial enthält mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene mindestens zweizähnige organische Verbindung. Dieses metallorganische Gerüstmaterial (MOF) wird beispielsweise beschrieben in US 5,648,508, EP-A-O 790 253, M. O-Keeffe et al., J. SoI. State Chem., 152 (2000), Seite 3 bis 20, H. Li et al., Nature of Unit 2, (1999), Seite 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis θ, (1999), Seite 105 bis 1 11 , B. Chen et al., Science 291_, (2001 ), Seite 1021 bis 1023 und DE-A-101 1 1 230. Die MOF's gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten Poren, insbesondere Mirko- und/oder Mesoporen. Mikroporen sind definiert als solche mit einem Durchmesser von 2 nm oder kleiner und Mesoporen sind definiert durch einen Durchmesser im Bereich von 2 bis 50 nm, jeweils entsprechend nach der Definition, wie sie Pure Applied Chem. 45, Seite 71 , insbesondere auf Seite 79 (1976) angegeben ist. Die Anwesenheit von Mikro- und/oder Mesoporen kann mit Hilfe von Sorptionsmessungen überprüft werden, wobei diese Messungen die Aufnahmekapazität der MOF für Stickstoff bei 77 Kelvin gemäß DIN 66131 und/oder DIN 66134 bestimmt.The porous organometallic framework contains at least one at least one metal ion coordinated at least bidentate organic compound. This organometallic framework (MOF) is described, for example, in US Pat. No. 5,648,508, EP-A-0 790 253, M. O-Keeffe et al., J. Sol. State Chem., 152 (2000), pages 3 to 20, H. Li et al., Nature of Unit 2, (1999), page 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis θ, (1999), p 105 to 1111, B. Chen et al., Science 291_, (2001), pages 1021 to 1023 and DE-A-101 1 1 230. The MOFs according to the present invention contain pores, in particular micro and / or mesopores. Micropores are defined as those having a diameter of 2 nm or smaller and mesopores are defined by a diameter in the range of 2 to 50 nm, each according to the definition as defined by Pure Applied Chem. 45, page 71, in particular on page 79 (FIG. 1976). The presence of micro- and / or mesopores can be checked by means of sorption measurements, these measurements determining the MOF's absorption capacity for nitrogen at 77 Kelvin according to DIN 66131 and / or DIN 66134.
Vorzugsweise beträgt die spezifische Oberfläche - berechnet nach dem Langmuir- Modell (DIN 66131 , 66134) für ein MOF in Pulverform bei mehr als 5 m2/g, mehr bevorzugt über 10 m2/g, mehr bevorzugt mehr als 50 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 500 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 1000 m2/g und besonders bevorzugt mehr als 1500 m2/g.Preferably, the specific surface area - calculated according to the Langmuir model (DIN 66131, 66134) for a MOF in powder form is more than 5 m 2 / g, more preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g , more preferably more than 500 m 2 / g, even more preferably more than 1000 m 2 / g and particularly preferably more than 1500 m 2 / g.
MOF Formkörper können eine niedrigere aktive Oberfläche besitzen; vorzugsweise jedoch mehr als 10 m2/g, mehr bevorzugt mehr als 50 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 500 m2/g und besonders bevorzugt mehr als 1000 m2/g.MOF shaped bodies can have a lower active surface; but preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, even more preferably more than 500 m 2 / g and particularly preferably more than 1000 m 2 / g.
Die Metallkomponente im Gerüstmaterial nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ausgewählt aus den Gruppen Ia, IIa, MIa, IVa bis Villa und Ib bis VIb. Besonders bevorzugt sind Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ro, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, AI, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi. Mehr bevorzugt sind Zn, Cu, Ni, Pd, Pt, Ru, Rh und Co. In Bezug auf die Ionen dieser Elemente sind besonders zu erwähnen Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Sc3+, Y3+, Ti4+, Zr4+, Hf4+, V4+, V3+, V2+, Nb3+, Ta3+, Cr3+, Mo3+, W3+, Mn3+, Mn2+, Re3+, Re2+, Fe3+, Fe2+, Ru3+, Ru2+, Os3+, Os2+, Co3+, Co2+, Rh2+, Rh+, Ir2+, Ir+, Ni2+, Ni+, Pd2+, Pd+, Pt2+, Pt+, Cu2+, Cu+, Ag+, Au+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Si4+, Si2+, Ge4+, Ge2+, Sn4+, Sn2+, Pb4+, Pb2+, As5+, As3+, As+, Sb5+, Sb3+, Sb+, Bi5+, Bi3+ und Bi+.The metal component in the framework of the present invention is preferably selected from Groups Ia, IIa, MIa, IVa to Villa and Ib to VIb. Particularly preferred are Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ro, Os, Co, Rh, Ir, Ni , Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi. More preferred are Zn, Cu, Ni, Pd, Pt, Ru, Rh and Co. With respect to the ions of these elements, mention is particularly made of Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sc 3+ , Y 3+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Hf 4+ , V 4+ , V 3+ , V 2+ , Nb 3+ , Ta 3+ , Cr 3+ , Mo 3+ , W 3+ , Mn 3+ , Mn 2+ , Re 3+ , Re 2+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Ru 3+ , Ru 2+ , Os 3+ , Os 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Rh 2+ , Rh + , Ir 2+ , Ir + , Ni 2+ , Ni + , Pd 2+ , Pd + , Pt 2+ , Pt + , Cu 2+ , Cu + , Ag + , Au + , Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Si 4+ , Si 2+ , Ge 4+ , Ge 2+ , Sn 4+ , Sn 2+ , Pb 4+ , Pb 2+ , As 5+ , As 3+ , As + , Sb 5+ , Sb 3+ , Sb + , Bi 5+ , Bi 3+ and Bi + .
Der Begriff "mindestens zweizähnige organische Verbindung" bezeichnet eine organische Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe enthält, die in der Lage ist, zu einem gegebenen Metallion mindestens zwei, bevorzugt zwei koordinative Bindungen, und/oder zu zwei oder mehr, bevorzugt zwei Metallatomen jeweils eine koordinative Bindung auszubilden.The term "at least bidentate organic compound" refers to an organic compound containing at least one functional group capable of having at least two, preferably two coordinative, bonds to a given metal ion, and / or to two or more, preferably two, metal atoms, respectively to form a coordinative bond.
Als funktionelle Gruppen, über die die genannten koordinativen Bindungen ausgebildet werden kann, sind insbesondere beispielsweise folgende funktionellen Gruppen zu nennen: -CO2H, -CS2H, -NO2, -B(OH)2, -SO3H, -Si(OH)3, -Ge(OH)3, -Sn(OH)3, -Si(SH)4, -Ge(SH)4, -Sn(SH)3, -PO3H, -AsO3H, -AsO4H, -P(SH)3, -As(SH)3, -CH(RSH)2, -C(RSH)3 -CH(RNH2)2 -C(RNH2)3, -CH(ROH)2, -C(ROH)3, -CH(RCN)2, -C(RCN)3 wobei R beispielsweise bevorzugt eine Alkylengruppe mit 1 , 2, 3, 4 oder 5 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise eine Methylen-, Ethylen-, n-Propylen-, i-Propylen, n-Butylen-, i-Butylen-, tert-Butylen- oder n-Pentylengruppe, oder eine Arylgruppe, enthaltend 1 oder 2 aromatische Kerne wie beispielsweise 2 C6-Ringe, die gegebenenfalls kondensiert sein können und unabhängig voneinander mit mindestes jeweils einem Substi- tuenten geeignet substituiert sein können, und/oder die unabhängig voneinander jeweils mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O und/oder S enthalten kön- nen. Gemäß ebenfalls bevorzugter Ausführungsformen sind funktionelle Gruppen zu nennen, bei denen der oben genannte Rest R nicht vorhanden ist. Diesbezüglich sind unter anderem -CH(SH)2, -C(SH)3, -CH(NH2)2, -C(NH2J3, -CH(OH)2, -C(OH)3, -CH(CN)2 oder -C(CN)3Zu nennen.Examples of functional groups which can be used to form the abovementioned coordinative bonds are, for example, the following functional groups: -CO 2 H, -CS 2 H, -NO 2 , -B (OH) 2 , -SO 3 H, - Si (OH) 3 , -Ge (OH) 3 , -Sn (OH) 3 , -Si (SH) 4 , -Ge (SH) 4 , -Sn (SH) 3 , -PO 3 H, -AsO 3 H, -AsO 4 H, -P (SH) 3 , -As (SH) 3 , -CH (RSH) 2 , -C (RSH) 3 -CH (RNH 2 ) 2 -C (RNH 2 ) 3 , -CH (ROH) 2 , -C (ROH) 3 , -CH (RCN) 2 , -C (RCN) 3 wherein R For example, preference is given to an alkylene group having 1, 2, 3, 4 or 5 carbon atoms, for example a methylene, ethylene, n-propylene, i-propylene, n-butylene, i-butylene, tert-butylene or n- Pentylene group, or an aryl group containing 1 or 2 aromatic nuclei such as 2 C 6 rings, which may optionally be condensed and may be independently substituted with at least one substituent each suitably, and / or each independently at least one heteroatom such as N, O and / or S can contain NEN. According to likewise preferred embodiments, functional groups are to be mentioned in which the abovementioned radical R is absent. In this regard, inter alia, -CH (SH) 2 , -C (SH) 3 , -CH (NH 2 ) 2 , -C (NH 2 J 3 , -CH (OH) 2 , -C (OH) 3 , -CH (CN) 2 or -C (CN) 3 .
Die mindestens zwei funktionellen Gruppen können grundsätzlich an jede geeignete organische Verbindung gebunden sein, solange gewährleistet ist, dass die diese funktionellen Gruppen aufweisende organische Verbindung zur Ausbildung der koordinati- ven Bindung und zur Herstellung des Gerüstmaterials befähigt ist.The at least two functional groups can in principle be bound to any suitable organic compound, as long as it is ensured that the organic compound containing these functional groups is capable of forming the coordinate bond and for preparing the framework material.
Bevorzugt leiten sich die organischen Verbindungen, die die mindestens zwei funktionellen Gruppen enthalten, von einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Verbindung oder einer aromatischen Verbindung oder einer sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung ab.Preferably, the organic compounds containing the at least two functional groups are derived from a saturated or unsaturated aliphatic compound or an aromatic compound or an aliphatic as well as an aromatic compound.
Die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung kann linear und/oder verzweigt und/oder cyclisch sein, wobei auch mehrere Cyclen pro Verbindung möglich sind. Weiter bevorzugt enthält die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung 1 bis 15, weiter bevorzugt 1 bis 14, weiter bevorzugt 1 bis 13, weiter bevorzugt 1 bis 12, weiter bevorzugt 1 bis 1 1 und insbesondere bevorzugt 1 bis 10 C-Atome wie beispielsweise 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atome. Insbesondere bevorzugt sind hierbei unter anderem Methan, Adamantan, Acetylen, Ethylen o- der Butadien.The aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound may be linear and / or branched and / or cyclic, wherein also several cycles per compound are possible. More preferably, the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound contains 1 to 15, more preferably 1 to 14, further preferably 1 to 13, further preferably 1 to 12, further preferably 1 to 1 1 and especially preferably 1 to 10 C atoms such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms. Methane, adamantane, acetylene, ethylene or butadiene are particularly preferred in this case.
Die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung kann einen oder auch mehrere Kerne wie beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Kerne aufweisen, wobei die Kerne getrennt voneinander und/oder mindestens zwei Kerne in kondensierter Form vorliegen können. Besonders bevorzugt weist die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl a- liphatischen als auch aromatischen Verbindung einen, zwei oder drei Kerne auf, wobei einer oder zwei Kerne besonders bevorzugt sind. Unabhängig voneinander kann weiter jeder Kern der genannten Verbindung mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O, S, B, P, Si, AI, bevorzugt N, O und/oder S enthalten. Weiter bevorzugt enthält die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung einen oder zwei C6-Kerne, wobei die zwei entweder getrennt voneinander oder in kondensierter Form vorliegen. Insbesondere sind als aromatische Verbindungen Benzol, Naphthalin und/oder Biphenyl und/oder Bipyridyl und/oder Pyri- dyl zu nennen.The aromatic compound or the aromatic part of both aromatic and aliphatic compound may have one or more cores, such as two, three, four or five cores, wherein the cores may be separated from each other and / or at least two nuclei in condensed form. Particularly preferably, the aromatic compound or the aromatic part of the both aliphatic and aromatic compound one, two or three nuclei, with one or two nuclei being particularly preferred. Independently from each other can continue each nucleus of said compound contains at least one heteroatom such as N, O, S, B, P, Si, Al, preferably N, O and / or S. More preferably, the aromatic compound or the aromatic moiety of the both aromatic and aliphatic compounds contains one or two C 6 cores, the two being either separately or in condensed form. Benzene, naphthalene and / or biphenyl and / or bipyridyl and / or pyridyl may in particular be mentioned as aromatic compounds.
Beispielsweise sind unter anderem trans-Muconsäure oder Fumarsäure oder Pheny- lenbisacrylsäure zu nennen.Examples include trans-muconic acid or fumaric acid or phenylenebisacrylic acid.
Beispielsweise sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Dicarbonsäuren wie etwa Oxalsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, 1 ,4-Butandicarbonsäure, 4-Oxo-Pyran-2,6- dicarbonsäure, 1 ,6-Hexandicarbonsäure, Decandicarbonsäure, 1 ,8-Heptadecandicar- bonsäure, 1 ,9-Heptadecandicarbonsäure, Heptadecandicarbonsäure, Acetylendicar- bonsäure, 1 ,2-Benzoldicarbonsäure, 2,3-Pyridindicarbonsäure, Pyridin-2,3-dicarbon- säure, 1 ,3-Butadien-1 ,4-dicarbonsäure, 1 ,4-Benzoldicarbonsäure, p-Benzoldicarbon- säure, lmidazol-2,4-dicarbonsäure, 2-Methyl-chinolin-3,4-dicarbonsäure, Chinolin-2,4- dicarbonsäure, Chinoxalin-2,3-dicarbonsäure, 6-Chlorchinoxalin-2,3-dicarbonsäure, 4,4'-Diaminphenylmethan-3,3'-dicarbonsäure, Chinolin-3,4-dicarbonsäure, 7-Chlor-4- hydroxychinolin-2,8-dicarbonsäure, Diimiddicarbonsäure, Pyridin-2,6-dicarbonsäure, 2- Methylimidazol-4,5-dicarbonsäure, Thiophen-3,4-dicarbonsäure, 2-lsopropylimidazol- 4,5-dicarbonsäure, Tetrahydropyran-4,4-dicarbonsäure, Perylen-3,9-dicarbonsäure, Perylendicarbonsäure, Pluriol E 200-dicarbonsäure, 3,6-Dioxaoctandicarbonsäure, 3,5- Cyclohexadien-i ^-dicarbonsäure, Octadicarbonsäure, Pentan-3,3-dicarbonsäure, 4,4'- Diamino-1 ,1 '-diphenyl-3,3'-dicarbon-säure, 4,4'-Diaminodiphenyl-3,3'-dicarbonsäure, Benzidin-3,3'-dicarbonsäure, 1 ,4-bis-(Phenylamino)-benzol-2,5-dicarbonsäure, 1 ,1 '-Di- naphthyl-2,2'-dicarbonsäure, 7-Chlor-8-methylchinolin-2,3-dicarbonsäure, 1 -Anilino- anthrachinon-2,4'-dicarbonsäure, Polytetrahydrofuran-250-dicarbonsäure, 1 ,4-bis-(Car- boxymethyl)-piperazin-2,3-dicarbon-säure, 7-Chlorchinolin-3,8-dicarbonsäure, 1-(4- Carboxy)-phenyl-3-(4-chlor)-phenylpyrazolin-4,5-dicarbonsäure, 1 ,4,5,6,7,7,-Hexa- chlor-5-norbornen-2,3-dicarbonsäure, Phenylindan-dicarbonsäure, 1 ,3-Dibenzyl-2-oxo- imidazolidin-4,5-dicarbonsäure, 1 ,4-Cyclo-hexandicarbonsäure, Naphthalin-1 ,8-dicar- bonsäure, 2-Benzoylbenzol-1 ,3-dicarbon-säure, 1 ,3-Dibenzyl-2-oxo-imidazolidin-4,5- cis-dicarbonsäure, 2,2'-Bichinolin-4,4'-di-carbonsäure, Pyridin-3,4-dicarbonsäure, 3,6,9-Trioxaundecan-dicarbonsäure, O-Hydro-xy-benzophenon-dicarbonsäure, Pluriol E 300-dicarbonsäure, Pluriol E 400-di-carbonsäure, Pluriol E 600-dicarbonsäure, Pyra- zol-3,4-dicarbonsäure, 2,3-Pyrazindicarbonsäure, 5,6-Dimethyl-2,3-pyrazindicarbon- säure, 4,4'-Diaminodiphenylether-di-imiddicarbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenylmethandi- imiddicarbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenylsulfondiimiddicarbonsäure, 2,6-Naphthalin- dicarbonsäure, 1 ,3-Adamantandicarbonsäure, 1 ,8-Naphthalindicarbonsäure, 2,3- Naphthalindicarbonsäure, 8-Methoxy-2,3-naphthalindicarbonsäure, 8-Nitro-2,3- naphthalindicarbonsäure, 8-Sulfo-2,3-naphthalindicarbonsäure, Anthracen-2,3- dicarbonsäure, 2l,3'-Diphenyl-p-terphenyl-4,4"-dicarbonsäure, Diphenylether-4,4'-dicar- bonsäure, lmidazol-4,5-dicarbonsäure, 4(1 H)-Oxo-thiochromen-2,8-dicarbonsäure, 5- tert-Butyl-1 ,3-benzoldicarbonsäure, 7,8-Chinolindicarbonsäure, 4,5-lmidazoldicarbon- säure, 4-Cyclohexen-1 ,2-dicarbonsäure, Hexatriacontandicarbonsäure, Tetradecandi- carbonsäure, 1 ,7-Heptandicarbonsäure, 5-Hydroxy-1 ,3-Benzoldicarbonsäure, Pyrazin- 2,3-dicarbonsäure, Furan-2,5-dicarbonsäure, 1-Nonen-6,9-dicarbonsäure, Eicosendi- carbonsäure, 4,4'-Dihydroxydiphenylmethan-3,3'-dicarbonsäure, 1 -Amino-4-methyl- 9,10-dioxo-9,10-dihydroanthracen-2,3-dicarbonsäure, 2,5-Pyridindicarbonsäure, Cyclo- hexen^.S-dicarbonsäure^.θ-Di-chlorfluorubin^.H-dicarbonsäure, 7-Chlor-3-methyl- chinolin-6,8-dicarbonsäure, 2,4-Dichlorbenzophenon-2',5'-dicarbonsäure, 1 ,3-Benzol- dicarbonsäure, 2,6-Pyridindicarbonsäure, 1-Methylpyrrol-3,4-dicarbonsäure, 1 -Benzyl- 1 -H-pyrrol-3,4-dicarbonsäure, Anthrachinon-1 ,5-dicarbonsäure, 3,5-Pyrazoldicarbon- säure, 2-Nitrobenzol-1 ,4-dicarbonsäure, Heptan-1 ,7-dicarbonsäure, Cyclobutan-1 ,1- dicarbonsäure 1 ,14-Tetra-decandicarbonsäure, 5,6-Dehydronorbornan-2,3-dicarbon- säure oder 5-Ethyl-2,3-Pyri-dindicarbonsäure, Tricarbonsäuren wie etwa 2-Hydroxy-1 ,2,3-propantricarbonsäure, 7-Chlor-2,3,8-chinolintricarbonsäure, 1 ,2,4- Benzoltricarbonsäure, 1 ,2,4-Butantricarbonsäure, 2-Phosphono-1 ,2,4-butantricarbon- säure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1-Hydroxy-1 ,2,3-Propantricarbonsäure, 4,5-Di- hydro-4,5-dioxo-1 H-pyrrolo[2,3-F]chinolin-2,7,9-tricarbonsäure, 5-Acetyl-3-amino-6-me- thylbenzol-1 ,2,4-tricarbonsäure, 3-Amino-5-benzoyl-6-methylbenzol-1 ,2,4-tricarbon- säure, 1 ,2,3-Propantricarbonsäure oder Aurintricarbonsäure, oder Tetracarbonsäuren wie etwaFor example, dicarboxylic acids such as oxalic acid, succinic acid, tartaric acid, 1,4-butanedicarboxylic acid, 4-oxo-pyran-2,6-dicarboxylic acid, 1,6-hexanedicarboxylic acid, decanedicarboxylic acid, 1,8-heptadecanedicarboxylic acid, are examples of the present invention. 1, 9-heptadecanedicarboxylic acid, heptadecanedicarboxylic acid, acetylenedicarboxylic acid, 1,2-benzenedicarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, pyridine-2,3-dicarboxylic acid, 1,3-butadiene-1,4-dicarboxylic acid, 1, 4- Benzenedicarboxylic acid, p-benzenedicarboxylic acid, imidazole-2,4-dicarboxylic acid, 2-methyl-quinoline-3,4-dicarboxylic acid, quinoline-2,4-dicarboxylic acid, quinoxaline-2,3-dicarboxylic acid, 6-chloroquinoxaline-2, 3-dicarboxylic acid, 4,4'-diaminophenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid, quinoline-3,4-dicarboxylic acid, 7-chloro-4-hydroxyquinoline-2,8-dicarboxylic acid, diimidedicarboxylic acid, pyridine-2,6-dicarboxylic acid, 2-Methylimidazole-4,5-dicarboxylic acid, thiophene-3,4-dicarboxylic acid, 2-isopropylimidazole-4,5-dicarboxylic acid, tetrahydropyran-4,4-dicarboxylic acid, Pe ethylene di-3,9-dicarboxylic acid, perylenedicarboxylic acid, Pluriol E 200-dicarboxylic acid, 3,6-dioxaoctanedicarboxylic acid, 3,5-cyclohexadiene-1-dicarboxylic acid, octadicarboxylic acid, pentane-3,3-dicarboxylic acid, 4,4'-diamino- 1, 1 '-diphenyl-3,3'-dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenyl-3,3'-dicarboxylic acid, benzidine-3,3'-dicarboxylic acid, 1, 4-bis (phenylamino) benzene 2,5-dicarboxylic acid, 1,1-dinaphthyl-2,2'-dicarboxylic acid, 7-chloro-8-methylquinoline-2,3-dicarboxylic acid, 1-anilinoanthraquinone-2,4'-dicarboxylic acid, Polytetrahydrofuran-250-dicarboxylic acid, 1,4-bis (carboxymethyl) -piperazine-2,3-dicarboxylic acid, 7-chloroquinoline-3,8-dicarboxylic acid, 1- (4-carboxy) -phenyl-3 (4-chloro) -phenylpyrazoline-4,5-dicarboxylic acid, 1, 4,5,6,7,7, -hexa-chloro-5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid, phenylindane-dicarboxylic acid, 1, 3-dibenzyl -2-oxo-imidazolidine-4,5-dicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, naphthalene-1,8-dicarboxylic acid, 2-benzoylbenzene-1,3-dicarboxylic acid, 1,3-dibenzyl-2 oxo-imidazolidine-4,5-cis-dicarboxylic acid acid, 2,2'-biquinoline-4,4'-dicarboxylic acid, pyridine-3,4-dicarboxylic acid, 3,6,9-trioxaundecane-dicarboxylic acid, O-hydroxy-benzophenone-dicarboxylic acid, Pluriol E 300- dicarboxylic acid, Pluriol E 400 dicarboxylic acid, Pluriol E 600 dicarboxylic acid, pyrazole-3,4-dicarboxylic acid, 2,3-pyrazinedicarboxylic acid, 5,6-dimethyl-2,3-pyrazine dicarboxylic acid, 4,4 ' Diaminodiphenyl ether di-imiddicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylmethanedimide dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylsulfonediimide dicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,3-adamantanedicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3- Naphthalenedicarboxylic acid, 8-methoxy-2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 8-nitro-2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 8-sulfo-2,3-naphthalenedicarboxylic acid, anthracene-2,3-dicarboxylic acid, 2 l , 3'-diphenyl-p terphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, diphenyl ether-4,4'-dicarboxylic acid, imidazole-4,5-dicarboxylic acid, 4 (1H) -oxo-thiochromene-2,8-dicarboxylic acid, 5-tert-butyl- 1, 3-benzenedicarboxylic acid, 7,8-quinolinedicarboxylic acid, 4,5-imidazoledicarboxylic acid, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, hexatriacontanedicarboxylic acid, tetradecanedicarboxylic acid, 1, 7-heptanedicarboxylic acid, 5-hydroxy-1, 3 Benzenedicarboxylic acid, pyrazine-2,3-dicarboxylic acid, furan-2,5-dicarboxylic acid, 1-nonene-6,9-dicarboxylic acid, eicosene-dicarboxylic acid, 4,4'-dihydroxydiphenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid, 1-amino 4-methyl-9,10-dioxo-9,10-dihydroanthracene-2,3-dicarboxylic acid, 2,5-pyridinedicarboxylic acid, cyclohexene, α, ω-dicarboxylic acid, α, ω-di-chlorofluorubin, ω-dicarboxylic acid, 7 Chloro-3-methyl-quinoline-6,8-dicarboxylic acid, 2,4-dichlorobenzophenone-2 ', 5'-dicarbo acid, 1, 3-benzenedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 1-methylpyrrole-3,4-dicarboxylic acid, 1-benzyl-1-H-pyrrole-3,4-dicarboxylic acid, anthraquinone-1, 5-dicarboxylic acid, 3,5-pyrazoledicarboxylic acid, 2-nitrobenzene-1, 4-dicarboxylic acid, heptane-1, 7-dicarboxylic acid, cyclobutane-1, 1-dicarboxylic acid 1, 14-tetra-decanedicarboxylic acid, 5,6-dehydronorbornane-2,3 dicarboxylic acid or 5-ethyl-2,3-pyridinedicarboxylic acid, tricarboxylic acids such as 2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid, 7-chloro-2,3,8-quinolinetricarboxylic acid, 1, 2,4- Benzene tricarboxylic acid, 1, 2,4-butane tricarboxylic acid, 2-phosphono-1, 2,4-butanetricarboxylic acid, 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid, 1-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid, 4,5-diol hydro-4,5-dioxo-1H-pyrrolo [2,3-F] quinoline-2,7,9-tricarboxylic acid, 5-acetyl-3-amino-6-methylbenzene-1, 2,4-tricarboxylic acid , 3-amino-5-benzoyl-6-methylbenzene-1, 2,4-tricarboxylic acid, 1, 2,3-propane tricarboxylic acid or auric tricarboxylic acid, or tetracarboxylic acids such as
1 ,1-Dioxid-perylo[1 ,12-BCD]thiophen-3,4,9,10-tetracarbonsäure, Perylentetracarbon- säuren wie Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure oder Perylen-1 ,12-sulfon-3,4,9,10- tetracarbonsäure, Butantetracarbonsäuren wie 1 ,2,3,4-Butantetracarbonsäure oder Meso-1 ,2,3,4-Butantetracarbonsäure, Decan-2,4,6,8-tetracarbonsäure, 1 ,4,7,10,13,16- Hexaoxacyclooctadecan-2,3,11 ,12-tetracarbonsäure, 1 ,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure, 1 ,2,11 ,12-Dodecantetracarbonsäure, 1 ,2,5,6-Hexan-tetracarbonsäure, 1 ,2,7,8-Octan- tetracarbonsäure, 1 ,4,5,8-Naphthalintetracarbonsäure, 1 ,2,9,10-Decantetracarbon- säure, Benzophenontetracarbonsäure, 3,3',4,4'-Benzo-phenontetracarbonsäure, Tetra- hydrofurantetracarbonsäure oder Cyclopentantetracarbonsäuren wie Cyclopentan- 1 ,2,3,4-tetracarbonsäure zu nennen.1, 1-dioxide-peroxy [1, 12-BCD] thiophene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid, perylenetetracarboxylic acids such as perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid or perylene-1,12-sulfonic acid 3,4,9,10-tetracarboxylic acid, butanetetracarboxylic acids such as 1, 2,3,4-butanetetracarboxylic acid or meso-1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, decane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid, 1, 4, 7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane-2,3,11,12-tetracarboxylic acid, 1, 2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, 1, 2, 11, 12-dodecantetracarboxylic acid, 1, 2,5,6-hexane tetracarboxylic acid, 1, 2,7,8-octanetetracarboxylic acid, 1, 4,5,8-naphthalene tetracarboxylic acid, 1,2,9,10-decantetracarboxylic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-benzoic acid. phenontetracarboxylic acid, tetrahydrofurantetracarboxylic acid or cyclopentanetetracarboxylic acids such as cyclopentane-1, 2,3,4-tetracarboxylic acid.
Ganz besonders bevorzugt werden gegebenenfalls mindestens einfach substituierte mono-, di-, tri-, tetra- oder höherkernige aromatische Di-, Tri- oder Tetracarbonsäuren eingesetzt, wobei jeder der Kerne mindestens ein Heteroatom enthalten kann, wobei zwei oder mehr Kerne gleiche oder unterschiedliche Heteroatome enthalten kann. Beispielsweise bevorzugt werden monokernige Dicarbonsäuren, monokernige Tricarbon- säuren, monokernige Tetracarbonsäuren, dikernige Dicarbonsäuren, dikernige Tricar- bonsäuren, dikernige Tetracarbonsäuren, trikernige Dicarbonsäuren, trikernige Tricar- bonsäuren, trikernige Tetracarbonsäuren, tetrakernige Dicarbonsäuren, tetrakernige Tricarbonsäuren und/oder tetrakernige Tetracarbonsäuren. Geeignete Heteroatome sind beispielsweise N, O, S, B, P, Si, AI, bevorzugte Heteroatome sind hierbei N, S und/oder 0. Als geeigneter Substituent ist diesbezüglich unter anderem -OH, eine Nit- rogruppe, eine Aminogruppe oder eine Alkyl- oder Alkoxygruppe zu nennen.Very particular preference is given to using at least mono-, di-, tri-, tetra- or higher-nuclear aromatic di-, tri- or tetracarboxylic acids, where each of the cores can contain at least one heteroatom, where two or more nuclei have identical or different heteroatoms may contain. For example, monocarboxylic dicarboxylic acids, monocernic tricarboxylic acids are preferred. acids, monocarboxylic tetracarboxylic acids, dicerate dicarboxylic acids, dicerated tricarboxylic acids, dicerous tetracarboxylic acids, tricarboxylic dicarboxylic acids, tricarboxylic tricarboxylic acids, tricyclic tetracarboxylic acids, tetracyclic dicarboxylic acids, tetracyclic tricarboxylic acids and / or tetracyclic tetracarboxylic acids. Suitable heteroatoms are, for example, N, O, S, B, P, Si, Al; preferred heteroatoms here are N, S and / or 0. A suitable substituent in this regard is, inter alia, -OH, a nitro group, an amino group or an alkyl to name or alkoxy.
Insbesondere bevorzugt werden als mindestens zweizähnige organische Verbindun- gen Acetylendicarbonsäure (ADC), Benzoldicarbonsäuren, Naphthalindicarbonsäuren, Biphenyldicarbonsäuren wie beispielsweise 4,4'-Biphenyldicarbonsäure (BPDC), Bipy- ridindicarbonsäuren wie beispielsweise 2,2'-Bipyridindicarbonsäuren wie beispielsweise 2,2'-Bipyridin-5,5'-dicarbonsäure, Benzoltricarbonsäuren wie beispielsweise 1 ,2,3- Benzoltricarbonsäure oder 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure (BTC), Adamantantetra- carbonsäure (ATC), Adamantandibenzoat (ADB) Benzoltribenzoat (BTB), Methantetra- benzoat (MTB), Adamantantetrabenzoat oder Dihydroxyterephthalsäuren wie beispielsweise 2,5-Dihydroxyterephthalsäure (DHBDC) eingesetzt.Particular preference is given as at least bidentate organic compounds to acetylenedicarboxylic acid (ADC), benzenedicarboxylic acids, naphthalenedicarboxylic acids, biphenyldicarboxylic acids such as, for example, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid (BPDC), biphenyldicarboxylic acids such as, for example, 2,2'-bipyridine dicarboxylic acids such as 2,2'-biphenyl dicarboxylic acids. Bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid, benzene tricarboxylic acids such as 1, 2,3-benzenetricarboxylic acid or 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid (BTC), adamantane tetracarboxylic acid (ATC), adamantane dibenzoate (ADB) benzene tribenzoate (BTB), methanetetrabenzoate (MTB), adamantane tetrabenzoate or dihydroxyterephthalic acids such as 2,5-dihydroxyterephthalic acid (DHBDC).
Ganz besonders bevorzugt werden unter anderem Isophthalsäure, Terephthalsäure, 2,5-Dihydroxyterephthalsäure, 1 ,2,3-Benzoltricarbonsäure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure, 2,2'-Bipyridin-5,5'-dicarbonsäure, 1 , 4-Naphthalindicarbonsäure, 1 ,5- Naphthalindicar- bonsäure oder 2,6- Naphthalindicarbonsäure eingesetzt.Isophthalic acid, terephthalic acid, 2,5-dihydroxyterephthalic acid, 1, 2,3-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 2,2'-bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid, Naphthalenedicarboxylic acid, 1, 5-naphthalenedicarboxylic acid or 2,6-naphthalenedicarboxylic acid used.
Neben diesen mindestens zweizähnigen organischen Verbindungen kann der MOF auch eine oder mehrere einzähnige Liganden umfassen.In addition to these at least bidentate organic compounds, the MOF may also comprise one or more monodentate ligands.
Geeignete Lösemittel zur Herstellung der MOF sind u.a. Ethanol, Dimethylformamid, Toluol, Methanol, Chlorbenzol, Diethylformamid, Dimethylsulfoxid, Wasser, Wasserstoffperoxid, Methylamin, Natronlauge, Acetonitril, Benzylchlorid, Triethylamin, Ethylenglykol und Gemische hiervon.Suitable solvents for the preparation of the MOF include i.a. Ethanol, dimethylformamide, toluene, methanol, chlorobenzene, diethylformamide, dimethyl sulfoxide, water, hydrogen peroxide, methylamine, caustic soda, acetonitrile, benzyl chloride, triethylamine, ethylene glycol, and mixtures thereof.
Weitere Metallionen, mindestens zweizähnige organische Verbindungen und Lösemittel für die Herstellung von MOF sind u.a. in US-A 5,648,508 oder DE-A 101 11 230 beschrieben.Other metal ions, at least bidentate organic compounds and solvents for the production of MOF include i.a. in US Pat. No. 5,648,508 or DE-A 101 11 230.
Die Porengröße des MOF kann durch Wahl des geeigneten Liganden und/oder der mindestens zweizähnigen organischen Verbindung gesteuert werden. Allgemein gilt, dass je größer die organische Verbindung desto größer die Porengröße ist. Vorzugsweise beträgt die Porengröße von 0,2 nm bis 30 nm, besonders bevorzugt liegt die Porengröße im Bereich von 0,3 nm bis 3 nm bezogen auf das kristalline Material. In einem MOF-Formkörper treten jedoch auch größere Poren auf, deren Größenverteilung variieren kann. Vorzugsweise wird jedoch mehr als 50 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 75 %, von Poren mit einem Porendurchmesser von bis zu 1000 nm gebildet. Vorzugsweise wird jedoch ein Großteil des Porenvolumens von Poren aus zwei Durchmesserbereichen gebildet. Es ist daher weiter bevorzugt, wenn mehr als 25 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 50 % des gesamten Porenvolumens von Poren gebildet wird, die in einem Durchmesserbereich von 100 nm bis 800 nm liegen und wenn mehr als 15 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 25 % des gesamten Porenvolumens von Poren gebildet wird, die in einem Durchmesserbereich oder bis zu 10 nm liegen. Die Porenverteilung kann mittels Quecksilber-Porosimetrie bestimmt werden.The pore size of the MOF can be controlled by choice of the appropriate ligand and / or the at least bidentate organic compound. Generally, the larger the organic compound, the larger the pore size. The pore size is preferably from 0.2 nm to 30 nm, more preferably the pore size is in the range from 0.3 nm to 3 nm, based on the crystalline material. In a MOF shaped body, however, larger pores also occur whose size distribution can vary. Preferably, however, more than 50% of the total pore volume, in particular more than 75%, of pores having a pore diameter of up to 1000 nm is formed. Preferably, however, a majority of the pore volume is formed by pores of two diameter ranges. It is therefore further preferred if more than 25% of the total pore volume, in particular more than 50% of the total pore volume, is formed by pores which are in a diameter range of 100 nm to 800 nm and if more than 15% of the total pore volume, in particular more than 25% of the total pore volume is formed by pores ranging in diameter or up to 10 nm. The pore distribution can be determined by means of mercury porosimetry.
Nachfolgend sind Beispiele für MOF's angegeben. Neben der Kennzeichnung des MOF, dem Metall sowie dem mindestens zweizähnigen Liganden ist weiterhin das Lö- semittel sowie die Zellenparameter (Winkel α, ß und γ sowie die Abstände A, B und C in Ä) angegeben. Letztere wurden durch Röntgenbeugung bestimmt.The following are examples of MOFs. In addition to the identification of the MOF, the metal and the at least bidentate ligands, the solvent and the cell parameters (angles α, β and γ and the distances A, B and C in A) are also given. The latter were determined by X-ray diffraction.
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ADC Acetylenedicarbonsäure NDC Naphtalindicarbonsäure BDC Benzoldicarbonsäure ATC Adamantantetracarbonsäure BTC Benzoltricarbonsäure BTB Benzoltribenzoesäure MTB Methantetrabenzoesäure ATB Adamantantetrabenzoesäure ADB AdamantandibenzoesäureADC acetylenedicarboxylic acid NDC naphthalene dicarboxylic acid BDC benzene dicarboxylic acid ATC adamantanetetracarboxylic acid BTC benzene tricarboxylic acid BTB benzene tribenzoic acid MTB methane tetrabenzoic acid ATB adamantane tetrabenzoic acid ADB adamantane dibenzoic acid
Weitere MOF sind MOF-177 und MOF-178, welche in der Literatur beschrieben sind.Other MOFs are MOF-177 and MOF-178, which are described in the literature.
Neben der konventionellen Methode zur Herstellung der MOF, wie sie beispielsweise in US 5,648,508 beschrieben ist, können diese auch auf elektrochemischem Wege hergestellt werden. Diesbezüglich wird auf DE-A 103 55 087 sowie die WO-A 2005/049892 verwiesen. Die auf diesem Weg hergestellten MOFs weisen be- sonders gute Eigenschaften in Zusammenhang mit der Adsorption und Desorption von chemischen Stoffen, insbesondere von Gasen. Sie unterscheiden sich somit von denen, die konventionell hergestellt werden, auch wenn diese aus den gleichen organischen und Metallionenbestandteilen gebildet werden und sind daher als neue Gerüst- materialien zu betrachten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind elektrochemisch hergestellte MOFs besonders bevorzugt.In addition to the conventional method for producing the MOF, as described for example in US 5,648,508, they can also be prepared by electrochemical means. In this regard, reference is made to DE-A 103 55 087 and WO-A 2005/049892. The MOFs produced in this way especially good properties in connection with the adsorption and desorption of chemical substances, in particular of gases. They thus differ from those produced conventionally, even if they are formed from the same organic and metal ion constituents, and are therefore to be regarded as new framework materials. In the context of the present invention, electrochemically produced MOFs are particularly preferred.
Demgemäß betrifft die elektrochemischen Herstellung ein kristallines poröses metallorganischen Gerüstmaterial, enthaltend mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung, welches in einem Reaktionsmedium, enthaltend die mindestens eine zweizähnige organische Verbindung mindestens ein Metallion durch Oxidation mindestens einer das entsprechende Metall enthaltenden Anode erzeugt wird.Accordingly, the electrochemical preparation relates to a crystalline porous organometallic framework comprising at least one coordinated to at least one metal ion at least bidentate organic compound which in a reaction medium containing the at least one bidentate organic compound at least one metal ion by oxidation of at least one anode containing the corresponding metal is produced.
Der Begriff "elektrochemische Herstellung" bezeichnet ein Herstellverfahren, bei dem die Bildung mindestens eines Reaktionsproduktes mit der Wanderung von elektrischen Ladungen oder dem Auftreten von elektrischen Potentialen verbunden ist.The term "electrochemical preparation" refers to a production process in which the formation of at least one reaction product is associated with the migration of electrical charges or the occurrence of electrical potentials.
Der Begriff "mindestens ein Metallion", wie er im Zusammenhang mit der elektrochemi- sehen Herstellung verwendet wird, bezeichnet Ausführungsformen, gemäß denen mindestens ein Ion eines Metalls oder mindestens ein Ion eines ersten Metalls und mindestens ein Ion mindestens eines vom ersten Metall verschiedenen zweiten Metalls durch anodische Oxidation bereit gestellt werden.The term "at least one metal ion" as used in the context of electrochemical fabrication refers to embodiments according to which at least one ion of a metal or at least one ion of a first metal and at least one ion of at least one second metal different from the first metal be provided by anodic oxidation.
Demgemäß umfasst die elektrochemische Herstellung Ausführungsformen, in denen mindestens ein Ion mindestens eines Metalls durch anodische Oxidation und mindestens ein Ion mindestens eines Metalls über ein Metallsalz bereit gestellt werden, wobei das mindestens eine Metall im Metallsalz und das mindestens eine Metall, das über anodische Oxidation als Metallion bereit gestellt werden, gleich oder voneinander ver- schieden sein können. Daher umfasst die vorliegende Erfindung in Bezug auf elektrochemisch hergestellte MOF beispielsweise eine Ausführungsform, gemäß der das Reaktionsmedium ein oder mehrere unterschiedliche Salze eines Metalls enthält und das in diesem Salz oder in diesen Salzen enthaltene Metallion zusätzlich durch anodische Oxidation mindestens einer dieses Metall enthaltenden Anode bereitgestellt wird. Ebenso kann das Reaktionsmedium ein oder mehrere unterschiedliche Salze mindestens eines Metalls enthalten und mindestens ein von diesen Metallen unterschiedliches Metall kann über anodische Oxidation als Metallion im Reaktionsmedium bereitgestellt werden.Accordingly, the electrochemical preparation comprises embodiments in which at least one ion of at least one metal is provided by anodic oxidation and at least one ion of at least one metal via a metal salt, wherein the at least one metal in the metal salt and the at least one metal, via anodic oxidation as Metal ion, may be the same or different. Thus, for example, with respect to electrochemically produced MOF, the present invention encompasses an embodiment in which the reaction medium contains one or more different salts of a metal and the metal ion contained in that salt or salts is additionally provided by anodic oxidation of at least one anode containing that metal , Likewise, the reaction medium may contain one or more different salts of at least one metal and at least one metal other than these metals may be provided via anodic oxidation as the metal ion in the reaction medium.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das mindestens eine Metallion durch anodische Oxidation mindestens einer der dieses min- destens eine Metall enthaltenden Anode bereitgestellt, wobei kein weiteres Metall über ein Metallsalz bereitgestellt wird.According to a preferred embodiment of the present invention, the at least one metal ion is oxidized by anodic oxidation of at least one of the minium ions. at least one metal-containing anode is provided, wherein no further metal is provided via a metal salt.
Der Begriff "Metall", wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der elektrochemischen Herstellung von MOFs verwendet wird, umfasst sämtliche Elemente des Periodensystems, die über anodische Oxidation auf elektrochemischem Weg in einem Reaktionsmedium bereitgestellt werden können und mit mindestens einer mindestens zweizähnigen organischen Verbindungen mindestens ein metallorganisches poröses Gerüstmaterial zu bilden in der Lage sind.The term "metal" as used in the context of the present invention in connection with the electrochemical preparation of MOFs includes all elements of the periodic table which can be provided via anodic oxidation by electrochemical means in a reaction medium and with at least one at least bidentate organic compounds at least one organometallic porous framework material are capable of forming.
Unabhängig von dessen Herstellung fällt das erhaltene MOF in pulverförmiger bzw. kristalliner Form an. Dieses kann als solches als Sorbens im erfindungsgemäßen Verfahren alleine oder zusammen mit anderen Sorbentien oder weiteren Materialien eingesetzt werden. Vorzugsweise geschieht dies als Schüttgut, insbesondere in einem Festbett. Weiterhin kann das MOF in einen Formkörper umgewandelt werden. Bevorzugte Verfahren sind hierbei die Verstrangung oder Tablettierung. Bei der Formkörperherstellung können zum MOF weiterer Materialien, wie beispielsweise Binder, Gleitmittel oder andere Additive hinzugesetzt werden. Ebenso ist es denkbar, dass Mischungen von MOF und anderen Adsorbentien beispielsweise Aktivkohle als Formkörper hergestellt werden oder getrennt Formkörper ergeben, die dann als Formkörpermischungen eingesetzt werden.Regardless of its preparation, the obtained MOF is obtained in powdery or crystalline form. This can be used as such as a sorbent in the process according to the invention alone or together with other sorbents or other materials. This is preferably done as bulk material, in particular in a fixed bed. Furthermore, the MOF can be converted into a shaped body. Preferred methods here are the extrusion or tableting. In molded article production, additional materials such as binders, lubricants, or other additives may be added to the MOF. Likewise, it is conceivable that mixtures of MOF and other adsorbents, for example activated carbon, are produced as shaped articles or separately give shaped articles, which are then used as shaped-body mixtures.
Hinsichtlich der möglichen Geometrien dieser MOF Formkörper existieren im Wesentlichen keine Beschränkungen. Beispielsweise sind unter anderem Pellets wie beispiels- weise scheibenförmige Pellets, Pillen, Kugeln, Granulat, Extrudate wie beispielsweise Stränge, Waben, Gitter oder Hohlkörper zu nennen.With regard to the possible geometries of these MOF shaped bodies, there are essentially no restrictions. For example, pellets such as disk-shaped pellets, pills, spheres, granules, extrudates such as strands, honeycombs, lattices or hollow bodies may be mentioned.
Zur Herstellung dieser Formkörper sind grundsätzlich sämtliche geeigneten Verfahren möglich. Es sind insbesondere folgende Verfahrensführungen bevorzugt:In principle, all suitable processes are possible for producing these shaped bodies. In particular, the following procedures are preferred:
Kneten des Gerüstmaterials allein oder zusammen mit mindestens einem Bindemittel und/oder mindestens einem Anteigungsmittel und/oder mindestens einer Templatverbindung unter Erhalt eines Gemisches; Verformen des erhaltenen Gemisches mittels mindestens einer geeigneten Methode wie bei- spielsweise Extrudieren; optional Waschen und/oder Trocknen und/oder Calcinie- ren des Extrudates; optional Konfektionieren.Kneading the framework material alone or together with at least one binder and / or at least one pasting agent and / or at least one template compound to obtain a mixture; Shaping the resulting mixture by means of at least one suitable method, such as extruding; optionally washing and / or drying and / or calcining the extrudate; optional assembly.
Aufbringen des Gerüstmaterials auf mindestens ein gegebenenfalls poröses Trägermaterial. Das erhaltene Material kann dann gemäß der vorstehend beschriebenen Methode zu einem Formkörper weiterverarbeitet werden. Aufbringen des Gerüstmaterials auf mindestens ein gegebenenfalls poröses Substrat.Applying the framework material to at least one optionally porous support material. The material obtained can then be further processed according to the method described above to give a shaped body. Applying the framework material to at least one optionally porous substrate.
Kneten und Verformen kann gemäß jedes geeigneten Verfahrens erfolgen, wie bei- spielsweise in Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, Band 2, S. 313 ff. (1972) beschrieben, deren diesbezüglicher Inhalt durch Bezugnahme in den Kontext der vorliegenden Anmeldung vollumfänglich einbezogen wird.Kneading and shaping can be carried out according to any suitable method, as described, for example, in Ullmanns Enzyklopadie der Technischen Chemie, 4th Edition, Volume 2, p. 313 et seq. (1972), the contents of which are incorporated by reference in the context of the present application in its entirety is included.
Beispielsweise bevorzugt kann das Kneten und/oder Verformen mittels einer KoI- benpresse, Walzenpresse in Anwesenheit oder Abwesenheit mindestens eines Bindermaterials, Compoundieren, Pelletieren, Tablettieren, Extrudieren, Co- Extrudieren, Verschäumen, Verspinnen, Beschichten, Granulieren, bevorzugt Sprühgranulieren, Versprühen, Sprühtrocknen oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Methoden erfolgen.For example, kneading and / or shaping by means of a combi press, roller press in the presence or absence of at least one binder material, compounding, pelleting, tableting, extrusion, coextrusion, foaming, spinning, coating, granulation, preferably spray granulation, spraying, spray drying may be preferred or a combination of two or more of these methods.
Ganz besonders werden Pellets und/oder Tabletten hergestellt.In particular, pellets and / or tablets are produced.
Das Kneten und/oder Verformen kann bei erhöhten Temperaturen wie beispielsweise im Bereich von Raumtemperatur bis 300°C und/oder bei erhöhtem Druck wie bei- spielsweise im Bereich von Normaldruck bis hin zu einigen hundert bar und/oder in einer Schutzgasatmosphäre wie beispielsweise in Anwesenheit mindestens eines E- delgases, Stickstoff oder einem Gemisch aus zwei oder mehr davon erfolgen.Kneading and / or shaping can be carried out at elevated temperatures, for example in the range from room temperature to 300 ° C. and / or at elevated pressure, for example in the range from atmospheric pressure to several hundred bar and / or in a protective gas atmosphere such as in the presence at least one delig gas, nitrogen or a mixture of two or more thereof.
Das Kneten und/oder Verformen wird gemäß einer weiteren Ausführungsform unter Zugabe mindestens eines Bindemittels durchgeführt, wobei als Bindemittel grundsätzlich jede chemische Verbindung eingesetzt werden kann, die die zum Kneten und/oder Verformen gewünschte Viskosität der zu verknetenden und/oder verformenden Masse gewährleistet. Demgemäß können Bindemittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl Viskositätserhöhende als auch Viskositätserniedrigende Ver- bindungen sein.The kneading and / or shaping is carried out according to a further embodiment with the addition of at least one binder, wherein as a binder in principle any chemical compound can be used which ensures the kneading and / or deformation desired viscosity of the kneading and / or deforming mass. Accordingly, for the purposes of the present invention, binders may be both viscosity-increasing and viscosity-reducing compounds.
Als unter anderem bevorzugte Bindemittel sind beispielsweise Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid enthaltende Binder, wie sie beispielsweise in der WO 94/29408 beschrieben sind, Siliciumdioxid, wie es beispielsweise in der EP 0 592 050 A1 be- schrieben ist, Mischungen ais Siliciumdioxid und Aluminiumoxid, wie sie beispielsweise in der WO 94/13584 beschrieben sind, Tonminerale, wie sie beispielsweise in der JP 03-037156 A beschrieben sind, beispielsweise Montmorillonit, Kaolin, Bentonit, Hallosit, Dickit, Nacrit und Anauxit, Alkoxysilane, wie sie beispielsweise in der EP 0 102 544 B1 beschrieben sind, beispielsweise Tetraalko- xysilane wie beispielsweise Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetrapropoxysi- lan, Tetrabutoxysilan, oder beispielsweise Trialkoxysilane wie beispielsweise Tri- methoxysilan, Triethoxysilan, Tripropoxysilan, Tributoxysilan, Alkoxytitanate, beispielsweise Tetraalkoxytitanate wie beispielsweise Tetramethoxytitanat, Te- traethoxytitanat, Tetrapropoxytitanat, Tetrabutoxytitanat, oder beispielsweise Trialkoxy- titanate wie beispielsweise Trimethoxytitanat, Triethoxytitanat, Tripropoxytitanat, Tribu- toxytitanat, Alkoxyzirkonate, beispielsweise Tetraalkoxyzirkonate wie beispielsweise Tetramethoxyzirkonat, Tetraethoxyzirkonat, Tetrapropoxyzirkonat, Tetrabutoxyzirkonat, oder beispielsweise Trialkoxyzirkonate wie beispielsweise Trimethoxyzirkonat, Trietho- xyzirkonat, Tripropoxyzirkonat, Tributoxyzirkonat, Silikasole, amphiphile Substanzen und/oder Graphite zu nennen. Insbesondere bevorzugt ist Graphit.Preferred binders include, for example, alumina-containing or alumina-containing binders, as described, for example, in WO 94/29408, silica, as described, for example, in EP 0 592 050 A1, mixtures of silica and alumina, such as For example, in WO 94/13584, clay minerals, as described for example in JP 03-037156 A, for example, montmorillonite, kaolin, bentonite, halloysite, Dickit, Nacrit and anauxite, alkoxysilanes, as described for example in EP 0,102 544 B1, for example tetraalkoxysilanes such as, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, or, for example, trialkoxysilanes, such as, for example, trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, tributoxysilane, alkoxytitanates, for example tetraalkoxy titanates such as tetramethoxytitanate, Te- traethoxytitanat, tetrapropoxytitanate, tetrabutoxytitanate, or, for example trialkoxy titanate such as trimethoxytitanate, triethoxytitanate, tripropoxytitanate, tributyl toxytitanat, alkoxyzirconates, for example tetraalkoxyzirconates such as tetramethoxyzirconate, tetraethoxyzirconate Tetrapropoxyzirconate, tetrabutoxyzirconate, or, for example, trialkoxyzirconates such as, for example, trimethoxyzirconate, triethoxyczirconate, tripropoxyzirconate, tributoxyzirconate, silica sols, amphiphilic substances and / or graphites. Particularly preferred is graphite.
Als viskositätssteigernde Verbindung kann beispielsweise auch, gegebenenfalls zusätzlich zu den oben genannten Verbindungen, eine organische Verbindung und/oder ein hydrophiles Polymer wie beispielsweise Cellulose oder ein CeIIu- losederivat wie beispielsweise Methylcellulose und/oder ein Polyacrylat und/oder ein Polymethacrylat und/oder ein Polyvinylalkohol und/oder ein Polyvinylpyrrolidon und/oder ein Polyisobuten und/oder ein Polytetrahydrofuran eingesetzt werden.As a viscosity-increasing compound, for example, optionally in addition to the above-mentioned compounds, an organic compound and / or a hydrophilic polymer such as cellulose or a CeIIU losederivat such as methylcellulose and / or a polyacrylate and / or a polymethacrylate and / or a polyvinyl alcohol and / or a polyvinylpyrrolidone and / or a polyisobutene and / or a polytetrahydrofuran.
Als Anteigungsmittel kann unter anderem bevorzugt Wasser oder mindestens ein Alkohol wie beipielsweise ein Monoalkohol mit 1 bis 4 C-Atomen wie beispielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, 1 -Butanol, 2-Butanol, 2-Methyl-1 -pro- panol oder 2-Methyl-2-propanol oder ein Gemisch aus Wasser und mindestens einem der genannten Alkohole oder ein mehrwertiger Alkohol wie beispielsweise ein Glykol, bevorzugt ein wassermischbarer mehrwertiger Alkohol, allein oder als Gemisch mit Wasser und/oder mindestens einem der genannten einwertigen Alkohole einge- setzt werden.As a pasting agent, inter alia, preferably water or at least one alcohol such as a monoalcohol having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1 - propanol or 2-methyl-2-propanol or a mixture of water and at least one of said alcohols or a polyhydric alcohol such as a glycol, preferably a water-miscible polyhydric alcohol, alone or in admixture with water and / or at least one of said monohydric alcohols are used.
Weitere Additive, die zum Kneten und/oder Verformen eingesetzt werden können, sind unter anderem Amine oder Aminderivate wie beispielsweise Tetraalkylammonium- Verbindungen oder Aminoalkohole und Carbonat enthaltende Verbindungen wie etwa Calciumcarbonat. Solche weiteren Additive sind etwa in der EP 0 389 041 A1 , der EP 0 200 260 A1 oder der WO 95/19222 beschrieben.Other additives that can be used for kneading and / or shaping include amines or amine derivatives such as tetraalkylammonium compounds or amino alcohols, and carbonate containing compounds such as calcium carbonate. Such further additives are described for example in EP 0 389 041 A1, EP 0 200 260 A1 or WO 95/19222.
Die Reihenfolge der Additive wie Templatverbindung, Binder, Anteigungsmittel, viskositätssteigernde Substanz beim Verformen und Kneten ist grundsätzlich nicht kritisch.The order of the additives such as template compound, binder, pasting agent, viscosity-increasing substance in the molding and kneading is basically not critical.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der gemäß Kneten und/oder Verformen erhaltene Formkörper mindestens einer Trocknung unterzogen, die im Allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von 25 bis 300°C, bevorzugt im Bereich von 50 bis 300°C und besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 300°C durch- geführt wird. Ebenso ist es möglich, im Vakuum oder unter Schutzgasatmosphäre oder durch Sprühtrocknung zu trocknen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird im Rahmen dieses Trocknungsvorgangs mindestens eine der als Additive zugesetzten Verbindungen zumindest teilweise aus dem Formkörper entfernt.According to a further preferred embodiment, the molding obtained according to kneading and / or molding is subjected to at least one drying, which is generally carried out at a temperature in the range of 25 to 300 ° C, preferably in the range of 50 to 300 ° C and more preferably in the range of 100 to 300 ° C is performed. It is also possible to dry in vacuo or under a protective gas atmosphere or by spray drying. According to a particularly preferred embodiment, as part of this drying process, at least one of the compounds added as additives is at least partially removed from the shaped body.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines porösen metallorganischen Gerüstmaterials zur Anreicherung von Methan in einem Methan-haltigen Gasgemisch.Another object of the invention is the use of a porous organometallic framework for the enrichment of methane in a methane-containing gas mixture.
BeispieleExamples
Beispiel 1 : Adsorptive Anreicherung von C2+ aus einem ErdgasExample 1: Adsorptive enrichment of C 2+ from a natural gas
Ein reales, hochkalorisches Erdgas mit folgender Zusammensetzung 85,8 % Methan, 8,76 % Ethan, 1 ,58 % Propan, 0,31 % Butane, 0,04 % Pentane, 0,01 % C6+, 2,17 % CO2 und 1 ,31 % N2 (Brennwert 11 ,79 kWh/Nm3) wird mit einer Eintrittstemperatur von ca. 5°C bei 80 bar über ein Adsorberbett mit 416 g Cu-Benzoltricarbonsäure-MOF in Form von 1 ,5 mm Strängen geleitet. Dabei werden CO2, Ethan und höhere Kohlenwasserstoffe adsorptiv aus dem Erdgasstrom entfernt. Es entsteht während der Adsorptionsphase ein Methan-angereichertes Gasgemisch mit einem Brennwert im Bereich 10,9 - 11 ,3 kWh/Nm3. Beim Entspannen beziehungsweise Rückspülen des Ad- sorbers desorbieren die auf dem Adsorptionsmittel sorbierten Stoffe und können als ethanreiches Nebenprodukt aufgefangen werden.A real, high calorific natural gas with the following composition 85.8% methane, 8.76% ethane, 1.58% propane, 0.31% butanes, 0.04% pentanes, 0.01% C 6+ , 2.17% CO 2 and 1, 31% N 2 (calorific value 11, 79 kWh / Nm 3 ) with an inlet temperature of about 5 ° C at 80 bar over an adsorbent bed with 416 g of Cu-benzenetricarboxylic MOF in the form of 1, 5 mm Guided by strands. CO 2 , ethane and higher hydrocarbons are adsorptively removed from the natural gas stream. During the adsorption phase, a methane-enriched gas mixture with a calorific value in the range 10.9-11.3 kWh / Nm 3 is formed . When the adsorber is released or backwashed, the substances sorbed on the adsorbent desorb and can be collected as an ethane-rich by-product.
Bei einer Methanausbeute von 80 % in der Adsorptionsstufe setzt sich der ethanreiche Nebenproduktstrom folgendermaßen zusammen: 57,3 % Methan, 29,1 % Ethan, 4,43 % Propan, 0,85 % Butan, ca. 0,15 % C5 +, 7,2 % CO2 und 0,9 % N2.With a methane yield of 80% in the adsorption step, the ethane-rich by-product stream is composed as follows: 57.3% methane, 29.1% ethane, 4.43% propane, 0.85% butane, about 0.15% C 5 + , 7.2% CO 2 and 0.9% N 2 .
Beispiel 2: Aromatisierung eines ethanreichen StromsExample 2: Aromatization of an ethane-rich stream
Als Katalysator kam ein Mo-/H-ZSM-5 Katalysator (3 Gew.-% Mo, Si:AI-Verhältnis von ca. 20 mol/mol) zum Einsatz.The catalyst used was a Mo- / H-ZSM-5 catalyst (3% by weight Mo, Si: Al ratio of about 20 mol / mol).
Dieser wurde in einer einstufigen Tränkung mittels einer wässrigen Lösung von Am- moniumheptamolybdat imprägniert, getrocknet und bei 500°C calciniert.This was impregnated in a one-step impregnation by means of an aqueous solution of ammonium heptamolybdate, dried and calcined at 500 ° C.
Ca. 1 g des pulverförmigen Katalysators wurde unter He auf 500°C erwärmt. Bei dieser Temperatur wurde ein Gemisch bestehend aus ca. 5 Vol-% He und ca. 95 Vol-% des ethanreichen Kohlenwasserstoffgemisches (ca. 26 % Ethan, ca. 4 % Propan, Rest Methan) zugesetzt und der Katalysator wurde unter diesem Gemisch stufenweise auf 700°C erwärmt. Bei dieser Temperatur wurde gegen äußere Atmosphäre (ca. 1 bar Druckverlust über Katalysator) bei einer GHSV von ca. 1000 h"1 die dehydrierende A- romatisierung untersucht. Zu Beginn der Reaktion finden sich 1 ,75 Vol-% Benzol in dem Produktstrom, nach 2,5 h 1 ,77 Vol-%.Approximately 1 g of the powdery catalyst was heated to 500 ° C with He. At this temperature, a mixture consisting of about 5% by volume He and about 95% by volume of the ethane-rich hydrocarbon mixture (about 26% ethane, about 4% propane, the remainder methane) was added and the catalyst was gradually under this mixture heated to 700 ° C. At this temperature (pressure drop across the catalyst about 1 bar) was against external atmosphere, the dehydrogenating A- examined romatisierung at a GHSV of 1000 h '1. At the beginning of the reaction, there are 1.75% by volume of benzene in the product stream, after 2.5 h 1.77% by volume.
Vergleichsbeispiel 3: Aromatisierung von reinem Methan Ca. 1 g des frischen, pulverförmigen Katalysators aus Beispiel 2 wurde unter He auf 500°C erwärmt. Bei dieser Temperatur wurde ein Gemisch bestehend aus ca. 5 Vol-% He und ca. 95 Vol-% Methan zugesetzt und der Katalysator unter diesem Gemisch stufenweise auf 700°C erwärmt. Bei dieser Temperatur wurde gegen äußere Atmosphäre (ca. 1 bar Druckverlust über Katalysator) bei einer GHSV von ca. 1000 h"1 die dehydrierende Aromatisierung untersucht.Comparative Example 3: Aromatization of pure methane Ca. 1 g of the fresh, powdery catalyst from example 2 was heated to 500 ° C. under He. At this temperature, a mixture consisting of about 5% by volume of He and about 95% by volume of methane was added and the catalyst under this mixture gradually heated to 700 ° C. At this temperature, the dehydrogenating aromatization was investigated against external atmosphere (about 1 bar pressure drop over catalyst) at a GHSV of about 1000 h -1 .
Zu Beginn der Reaktion finden sich lediglich 0,44 % Benzol in dem Produktstrom, nach 2,6 h sinkt der Wert auf 0,12 Vol-% ab. At the beginning of the reaction, only 0.44% benzene is found in the product stream, after 2.6 h the value drops to 0.12% by volume.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kombiniertes Verfahren der Abreicherung oder Entfernung von Methan aus einem Methan-haltigen Gasgemisch A und anschließender Umsetzung des Ge- mischs A zu ungesättigten Verbindungen umfassend folgende Schritte1. Combined process of depletion or removal of methane from a methane-containing gas mixture A and subsequent reaction of the mixture A to unsaturated compounds comprising the following steps
1 ) Herstellen eines Methan-angereicherten Gemischs B durch In-Kontakt- Bringen des Methan-haltigen Gasgemisches A mit mindestens einem Sorbens enthaltend ein poröses metallorganisches Gerüstmaterial, wobei das Gerüstmaterial mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung enthält;1) producing a methane-enriched mixture B by contacting the methane-containing gas mixture A with at least one sorbent containing a porous organometallic framework, wherein the framework contains at least one, at least one bidentate organic compound coordinately bound to at least one metal ion;
2) Herstellen eines Methan-abgereicherten Gasgemisches C durch Desorbie- ren der an dem Sorbens festgehaltenen Verbindungen;2) preparing a methane-depleted gas mixture C by desorbing the compounds trapped on the sorbent;
3) Umsetzung der in Gemisch C enthaltenen Kohlenwasserstoffe oder eines Teils davon zu ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wobei ein Gemisch D erhalten wird;3) reacting the hydrocarbons contained in Mixture C or a part thereof to unsaturated hydrocarbons to obtain a mixture D;
4) gegebenenfalls Auftrennen des Gemischs D.4) optionally separating the mixture D.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Methan-haltige Gasgemisch Erdgas ist oder dieses enthält.2. The method of claim 1, wherein the methane-containing gas mixture is natural gas or contains.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Abreichern des Methans durch Abtrennung von C2-C4-Alkanen aus dem Methan-haltigen Gasgemisch durch Sorption und anschließende Desorption erfolgt.3. The method according to any one of claims 1 or 2, wherein the depletion of the methane by separation of C2-C4 alkanes from the methane-containing gas mixture is carried out by sorption and subsequent desorption.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Methangehalt vor Anreicherung mindestens 50 Vol.-% im Methan-haltigen Gasgemisch beträgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the methane content before enrichment is at least 50 vol .-% in the methane-containing gas mixture.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Inkontaktbringen des Gasgemisches mit mindestens einem Sorbens durch kontinuierliche Adsorption erfolgt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the contacting of the gas mixture is carried out with at least one sorbent by continuous adsorption.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in Schritt 3) eine dehydrierende Aromatisierung der in Gemisch C enthaltenen, gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe oder eines Teils davon in Gegenwart eines Katalysators zu aromatischen Kohlenwasserstoffen erfolgt, ein Gemisch D erhalten wird und die Auftrennung des Gemischs D erfolgt in ein Leichtsiedergemisch E, das den Hauptteil des entstandenen H2 und der nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffe enthält, und in mindestens ein Schwersiedergemisch F, das den Hauptteil der gebildeten ungesättigten Kohlenwasserstoffe enthält.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein in step 3) a dehydrating aromatization of the mixture contained in C, saturated and unsaturated hydrocarbons or a part thereof in the presence of a catalyst to aromatic hydrocarbons, a mixture D is obtained and the separation of the mixture D takes place in a blending mixture E, which is the main part of the resulting H 2 and the unreacted hydrocarbons contains, and in at least one high-boiling mixture F, which contains the majority of the unsaturated hydrocarbons formed.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die dehydrierende Aromatisierung unter oxi- dativen Bedingungen durchgeführt wird.7. The method of claim 6, wherein the dehydrogenating aromatization is carried out under oxidative conditions.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in Schritt 3) eine Umsetzung der in Gemisch C enthaltenen, gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe oder eines Teils davon zu Ethylen erfolgt, ein Gemisch D erhalten wird und die Auftrennung des Gemischs D durch Destillation erfolgt, vorzugsweise in ein8. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein in step 3) a reaction of the mixture contained in the mixture C, saturated and unsaturated hydrocarbons or a part thereof to ethylene, a mixture D is obtained and the separation of the mixture D is carried out by distillation , preferably in one
C1/C2-Gemisch E' und ein Gemisch F' enthaltend höhere Kohlenwasserstoffe.C1 / C2 mixture E 'and a mixture F' containing higher hydrocarbons.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in Schritt 3) eine Umsetzung der in Gemisch C enthaltenen, gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe oder eines Teils davon wie in einem der Ansprüche 7 oder 8 beschrieben erfolgt, anschließend in einem Schritt 3i) eine Umsetzung zu Ethylbenzol erfolgt und die Trennung des Ethylbenzols von den übrigen Bestandteilen durch Destillation erfolgt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein in step 3) a reaction of the mixture contained in mixture C, saturated and unsaturated hydrocarbons or a part thereof as described in any one of claims 7 or 8 is carried out, then in a step 3i) a Reaction is carried out to ethylbenzene and the separation of the ethylbenzene from the other constituents by distillation.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem metallorganischen Gerüstmaterial eine Säure aus der Gruppe Isophthalsäu- re, Terephthalsäure, 2,5-Dihydroxyterephthalsäure, 1 ,2,3-Benzoltricarbonsäure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure, 2,2'-Bipyridin-5,5'-dicarbonsäure, 1 , 4-Naphthalin- dicarbonsäure, 1 ,5- Naphthalindicarbonsäure oder 2,6- Naphthalindicarbonsäure eingesetzt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that in the organometallic framework material, an acid from the group isophthalic acid, terephthalic acid, 2,5-dihydroxyterephthalic acid, 1, 2,3-benzenetricarboxylic acid, 1, 3,5- Benzoltricarbonsäure, 2,2'-bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid, 1, 4-naphthalenedicarboxylic acid, 1, 5-naphthalenedicarboxylic acid or 2,6-naphthalenedicarboxylic acid is used.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem metallorganischen Gerüstmaterial ein Metallion aus der Gruppe Zn2+, Al3+,1 1. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that in the organometallic framework material, a metal ion from the group Zn 2+ , Al 3+ ,
Co2+, Co3+, Fe3+ und Cu2+ vorhanden ist.. Co 2+ , Co 3+ , Fe 3+ and Cu 2+ is present ..
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