DE3045847A1 - Verfahren zur herstellung von hydrierten aromaten und deren verwendung - Google Patents

Verfahren zur herstellung von hydrierten aromaten und deren verwendung

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DE3045847A1 DE19803045847 DE3045847A DE3045847A1 DE 3045847 A1 DE3045847 A1 DE 3045847A1 DE 19803045847 DE19803045847 DE 19803045847 DE 3045847 A DE3045847 A DE 3045847A DE 3045847 A1 DE3045847 A1 DE 3045847A1
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Description

Verfahren zur Herstellung von hydrierten Aromaten und
deren Verwendung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von hydrierten Aromaten oder Aromatengemisehen durch thermische Behandlung kohle- oder mineral öl stämmiger aromatischer Öle und deren Gemische.
Wegen der langfristig zunehmenden Verknappung von Erdöl gewinnt die in vielen Industrienationen reichlich vorhandene Kohle zunehmend als Rohstoff Bedeutung. .. Die Kohleumwandlung, insbesondere zur Gewinnung flüssiger Produkte, wird daher derzeit mit großem Aufwand vorangetrieben. Eine Hauptziel richtung dieser Arbeiten besteht in der Umsetzung von Kohle mit geeigneten Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln. Die Lösungsmittel sollten möglichst über einen Anteil an übertragbarem Wasserstoff verfugen. Falls
-2-35
3048847
1 S ie kein ausreichendes Waserstoffangebot zur Verfügung
stellen können, wird die Kohle unter Einsatz von molekularem Wasserstoff hydriert.
Beispiel für die erstgenannte Arbeitsrichtung ist der Exxon-Donor-Prozeß, bei dem ein teil hydriertes Aromatenöl bei hohem Druck und Temperaturen um 42O0C mit Kohle umgesetzt wird. Für die zweite Verfahrensroute sind das SRC II-Verfahren und das Η-Coal-Verfahren beispielhaft (H.-G. Franck, H. Knop, Kohleveredlung, Springer-Verlag, 1979, S. 242 - 244).
Zur Erzielung einer hohen Kohleumsetzung ist auf jeden Fall die direkte oder indirekte Wasserstoffübertragung notwendig, da mit unhydrierten Kohlenwasserstoffgemischen der optimale Aufschlußgrad der Kohle nicht erreicht wird, wie von Davies et al, (Journal of the Inst, of Fuel, Sept. 1977, 121) nachgewiesen wurde. Um die aufwendigere Direkthydrierung von Kohle zu umgehen, wird bei manchen Verfahren (z.B. Exxon-Donor-Verfahren, Pott-Broche-Extraktion) der Wasserstoff auf Kohldtoasserstoffgemische, insbesondere auf Aromatengemisehe vom Siedebereich 200 bis 45O0C übertragen. Die Hydrierung wird dabei gewöhnlich unter Druck bis zu 280 bar und unter Einsatz geeigneter Katalysatoren durchgeführt (siehe z.Bv D.C. Cronauer et al. Ind. Eng. Proc. Des. Dev. 17, 1978, 281 oder US-Patentschrift 2 438 148).
Neben dem technischen Nachteil der hohenDrucke müssen beidiesen Verfahren auch die Kosten für den teuren Wasserstoff in Kauf genommen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, nach dem die zur Kohleverflüssigung notwendige übertragung
-3-
ORIGINAL INSPECTED
von Wasserstoff auf Aromatengemisehe technisch einfach bei milden Druckbedingungen und ohne Einsatz von molekularem Wasserstoff möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß aromatische öle im Siedebereich bis 450 0C mit Rückständen aus der Aufarbeitung flüssiger Kohleveredlungsprodukte und/oder der Mineral öl raffination in einem Temperaturbereich zwischen 200 und 380 0C bei einem Druck von maximal 15 bar unter guter Durchmischung der Reaktionskomponenten bis zu 10 h thermisch behandelt und danach destillativ von dem pechartigen Rückstand abgetrennt werden.
Ohne hier ein theoretisches Modell festzulegen, kann man 1E> annehmen, daß bei einer derartigen Reaktionsführung der Wasserstoff, der bei der Polymerisation der Rückstände aus der Teerdestillation und der Mineral öl verarbeitung frei wird, unter den erfindungsgemäßen milden Bedingungen
mit den Aromaten zu Hydroaromaten reagiert. 20
Die Bildung von 9,10-Dihydroanthracen aus Anthracen mit einem nicht näher spezifizierten Petroleumpech ist bereits beschrieben worden (H. Marsh et. al., Kohl^toffkonferenz 1980,
Baden-Baden, Preprints, Seite 377). 25
Zweck dieser Umsetzung von Pech mit Anthracen war jedoch primär nicht die Herstellung von Hydroanthracen, sondern die Eignungsprüfung des Pechs als Kokskohlenverbesserungsmittel.
Deshalb wurde in diesem Modellversuch bei einer Temperatur von 400 0C gearbeitet. Diese Temperatur ist jedoch
-4-35
3Ü45847
ungünstigerweise weit oberhalb der Reaktionsschwelle für die thermische Polymerisation von aromatischen Ölen, die in diesem Temperaturbereich stark kondensieren und somit nicht in hydrierter Form wiedergewinnbar sind.
In der vorliegenden Erfindung dagegen wird ein breites
Spektrum von Aromaten durch Behandlung mit verschiedenen Destillationsrückständen und Raffinationsrückständen in teilhydrierte Aromaten bei einer Temperatur umgewandelt, bei der eine Kondensation der aromatischen üle weitgehend aus-10 geschlossen werden kann, so daß die vollständige Rückgewinnung der Aromaten in hydrierter Form möglich ist.
Als Beispiel für die erfindungsgemäß einzusetzenden Aromaten-
gemische sind besonders Fraktionen aus der destillativen '^ Aufarbeitung von Steinkohlenteer oder Kohlenwasserstoffe
aus der destillativen Aufarbeitung von Pyrolyseölen, die bei der Dampfspaltung von Mineralölfraktionen anfallen,
zu nennen.
Am geeignetsten erweisen sich für das erfindungsgemäße
c Verfahren Fraktionen mit einem Siedebereich zwischen
280 und 450 0C.
Unter den erfindungsgemäßen Rückständen aus der Aufarbeitung flüssiger Kohleveredungsprodukte und Mineral öl raffination werden
" insbesondere Steinkohlenteerpech oder Rückstände aus der
Druckvergasung von Kohle sowie mineral öl stämmige Rückstände aus der Destillation sowie thermischen oder katalytisehen Spaltungen von Mineral ölfraktionen verstanden.
30 überraschenderweise hat es sich bei den der Erfindung zugrunde legenden Untersuchungen gezeigt, daß bereits bei relativ niedrigen
ORiQiNAL INSPECTED
* „■ Λ ·* «
Temperaturen eine Hydrierung der Aromaten stattfindet und somit bei außergewöhnlich niedrigen Drucken gearbeitet werden kann.
überraschend ist insbesondere die Tatsache, daß auch anthracenarme Fraktionen, wie das "filtrierte Anthracenöl" (siehe H.-G. Franck, G. CoTHn, Steinkohlenteer, Springer-Verlag 1968, Seite 57) hydriert werden können, so daß die technische Anthracengewinnung für den wichtigen Farbrohstoff Anthracen bei einer großtechnischen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht beeinflußt wird.
In den Beispielen 1 bis 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.
^ Die Aufnahme von Wasserstoff wird durch die kernresonanzspektroskopisch ermittelten Verhältnisse aromatischer zu aliphatischen Protonen der Fraktionen vor und nach der thermischen Behandlung belegt.
Diese Analysenmethode ist für die Untersuchung von Hydrierprozessen und die statistische Strukturanalyse von Kohlenwasserstoffen besonders geeignet (siehe z.B. K.D. Bartle,' Rev. Pure Appl. Chem.22, 1972, 79).
25 Beispiel 1
100 Gew.-Teile Steinkohlenteerpech mit einem Erweichungspunkt von 70 0C (K.S.) aus der Aufarbeitung von Hochtemperaturteer (siehe z.B. H.-G. Franck, G. Collin, Steinkohlenteer, Springer-Verlag, Berlin 1968, S. 29 ff.) werden mit 200 Gew.-Teilen rohem Anthracenöl (Siedebereich 300 - 400 0C) in einem Autoklaven bei 340 0C und 5 h Reaktionszeit behandelt. Der maximale Arbeitsdruck betrug 3 bar.
-6-35
Anschließend wurde das Reaktionsprodukt in 199 Gew.-Teile Anthracenöl und 99 Gew.-Teile Pech destillativ zerlegt. Der erhöhte Hydroaromatenanteil ist durch die in der Tabelle angegebenen Daten ausgewiesen.
Beispiel 2
Man verfährt wie in Beispiel 1. Anstelle des Steinkohlenteerpechs wird ein Destillationsrückstand mit einem Erweichungspunkt von 8O0C (K.-S.) (100 Gew.-Teile) aus der Aufarbeitung von Pyrolyseöl aus der Rohbenzinspaltung eingesetzt. Als Aromatengemisch wird wieder rohes Anthracenöl (200 Gew.-Teile), wie in Beispiel 1, eingesetzt.Die Arbeitstemperatur betrug 350 0C; die Reaktionszeit 2 h. Der maximale Druck betrug 3 bar. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1. Man erhält 198 Teile hydriertes
15 Anthracenöl und 100 Teile Pechrückstand.
Der erhöhte Hydroaromatengehalt wird durch die in der Tabelle angegebenen Daten ausgewiesen.
Beispiel 3 20
Man verfährt wie in Beispiel 1. 50 Gew.-Teile Destillationsrückstand aus der Aufarbeitung von Pyrolyseöl werden mit 200 Gew.-Teilen filtriertem Anthracenöl (Siedebereich 300 - 4000C) bei 360 0C und 3 h Reaktionszeit unter Anwendung eines Maximaldrucks von 3 bar umgesetzt. Das Reaktionsprodukt wird in 50 Gew.-Teile Pech und 198 Gew.-Teile Anthracenölfraktiorw-aufgetrennt. 70 Teile des so erhaltenen hydrierten Anthracenols werden mit 30 Teilen gemahlener Gasflammkohle ("Westerholt") gemischt. Die Suspension wird bei 355 0C und einem Druck von 15 bar 2 Stunden thermisch behandelt, um die Kohle zu desintegrieren. In 96 ^iger Ausbeute wird homogenes pechartiges Produkt erhalten.
-7-35
15 20
35
Der erhöhte Hydroaromatengehait wird durch die in der Tabelle angegebenen Daten ausgewiesen.
Die erfindungsgemäß erhaltenen hydrierten Aromaten bzw. Aromatengemisehe lassen sich in hervorragender Weise zur Desintegration von Kohle unter bekannten Bedingungen verwenden.
30
-8-
TABELLE Reaktionskomponente und Produktcharakteri sierung zur Hydroaromatenherstellung
Einsatzstoffe: Reaktionsbedingungen Anteil aliph. Protonen Ausbeute
(Temperatur, Zeit) (%) {%)
Beispiel 1:
Steinkohlenteerpech,) ~,n or ,- .
Anthracenöl, roh ) J4u ι, d π
Hydriertes Anthracenöl 16,0 99
Beispiel 2:
Pyrolysepech, ) «5Q oc 2 h
Anthracenöl, roh) ibU L ά η
Hydriertes Anthracenöl 19,0 99
Beispiel 3;
Pyrolysepech, )
Anthracenöl,filtriert)
Hydriertes Anthracenöl 25,0 99 t!l
Vergleichsbeispiel:
c ijj
Anthracenöl, roh » - - 14,0 - ο
Anthracenöl, filtriert · -* - 20,0 - Jj
i CX)

Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von hydrierten Aromaten oder Aromatengemisehendurch thermische Behandlung kohle- oder mineralöl stämmiger aromatischer öle oder deren Gemische,
dadurch gekennzeichnet, daß aromatische öle im Siedebereich 280 bis 450 0C mit Rückständen aus der Aufarbeitung flüssiger Kohleveredlungsprodukte und/oder der Mineralölraffination in einem Temperaturbereich zwischen 200 und 380 0C und bei einem Druck von maximal 15 bar unter guter Durchmischung der Reaktionskomponenten bis zu 10 h thermisch behandelt und danach destillativ von dem pech-* artigen Rückstand abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
zeichnet, daß als kohlestämmiges aromatisches öl eine zwischen 280 und 450 0C siedende Fraktion eines Steinkohlenteers, insbesondere filtriertes Anthracenöl,verwendet wird.
- 2 -
ORIGINAL INSPECTED
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mineralölstSmmiges aromatisches öl eine zwischen 280 und 450 0C siedende Fraktion eines bei der Dampfspaltung von Mineralölfraktionen anfallenden Pyrolyseöls verwendet wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennz e ί c h η e t, daß als Rückstand aus der Aufarbeitung flüssiger Kohleveredlungsprodukte Steinkohlenteerpech und/oder Rückstände aus der Druckvergasung von Kohle verwendet werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstände aus der Mineralöl raffination Rückstände aus der Rohöldestillation sowie aus der thermischen oder katalytischen Spaltung von Mineralölfraktionen allein oder
im Gemisch verwendet werden.
6. Verwendung der nach den Ansprüchen 1 - 5 hergestellten hydrierten aromatischen ölen als Lösungsmittel für die Desintegration von Kohle.
OR/GWL INSPECTED
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