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DE1261493B - Process for the chlorination or bromination of hydrocarbons - Google Patents

Process for the chlorination or bromination of hydrocarbons

Info

Publication number
DE1261493B
DE1261493B DEB70938A DEB0070938A DE1261493B DE 1261493 B DE1261493 B DE 1261493B DE B70938 A DEB70938 A DE B70938A DE B0070938 A DEB0070938 A DE B0070938A DE 1261493 B DE1261493 B DE 1261493B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
weight
percent
chlorine
mixtures
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB70938A
Other languages
German (de)
Inventor
Anthony George Goble
John Vincent Fletcher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BP PLC
Original Assignee
BP PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BP PLC filed Critical BP PLC
Publication of DE1261493B publication Critical patent/DE1261493B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/093Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
    • C07C17/10Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of hydrogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/38Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

int. Cl.:int. Cl .:

C07cC07c

Deutsche Kl.: 12 ο-2/01 German class: 12 ο -2/01

Nummer: 1 261493Number: 1 261493

Aktenzeichen: B 70938IV b/12 οFile number: B 70938IV b / 12 ο

Anmeldetag: 1. März 1963 Filing date: March 1, 1963

Auslegetag: 22. Februar 1968Open date: February 22, 1968

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Chlorierung oder Bromierung von Kohlenwasserstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man n-Alkane mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen oder deren Gemische mit Chlor oder Brom in der Dampfphase umsetzt, wobei ein Katalysator verwendet wird, der durch Umsetzung von a) feuerfesten Oxyden der III. bis V. Gruppe des Periodensystems oder deren Gemischen oder von Gemischen aus einem Platingruppenmetall und Aluminiumoxyd mit b) Verbindüngen der Formel CCl2XY, in der X und Y gleich oder verschieden sein können und H, CI, Br, F oder SCl bedeuten oder in der X und Y zusammen 0 oder S sind, bei 149 bis 593 0C unter nicht reduzierenden Bedingungen bis zur Aufnahme von 1 bis 15 Gewichtsprozent Halogen, bezogen auf das eingesetzte anorganische Oxyd, hergestellt worden ist.The invention relates to a process for the chlorination or bromination of hydrocarbons, which is characterized in that n-alkanes having 4 to 20 carbon atoms or mixtures thereof are reacted with chlorine or bromine in the vapor phase, a catalyst being used which is produced by reacting a) refractory oxides of III. to V. Group of the periodic table or mixtures thereof or mixtures of a platinum group metal and aluminum oxide with b) compounds of the formula CCl 2 XY, in which X and Y can be identical or different and are H, CI, Br, F or SCl or in X and Y together are 0 or S, has been prepared at 149-593 0 C under non-reducing conditions prior to installation of 1 to 15 weight percent halogen, based on the used inorganic oxide.

Als halogenierbare anorganische Oxyde werden z. B. die Oxyde des Aluminiums, Bors, Siliciums, Titans oder Zirkons verwendet. Bevorzugt von den feuerfesten Oxyden wird Aluminiumoxyd. Gegebenenfalls können auch Gemische von zwei oder mehr anorganischen Oxyden verwendet werden.As halogenatable inorganic oxides, for. B. the oxides of aluminum, boron, silicon, Titans or zirconia used. Of the refractory oxides, aluminum oxide is preferred. Possibly Mixtures of two or more inorganic oxides can also be used.

Wenn Aluminiumoxyd zur Herstellung des Katalysators verwendet wird, enthält es vorzugsweise etwas Wasserstoff. Dies ist ein Merkmal von aktivierten Aluminiumoxyden, die zwar überwiegend aus Aluminiumoxyd bestehen, jedoch auch eine geringe, gewöhnlich unter 1 Gewichtsprozent liegende Wasserstoffmenge enthalten. Es wird allgemein angenommen, daß dieser Wasserstoff in Form von Oberflächenhydroxylgruppen vorliegt, und man ist der Ansicht, daß durch die Halogenverbindung Halogen in das Aluminiumoxyd an den Stellen wenigstens einiger der ursprünglichen sauren Oberflächenhydroxylgruppen unter Bildung der aktiven Katalysatorstellen eingeführt wird.If alumina is used to make the catalyst it will preferably contain some Hydrogen. This is a characteristic of activated aluminum oxides, which are predominantly made of aluminum oxide exist, but also a small amount of hydrogen, usually less than 1 percent by weight contain. It is generally believed that this hydrogen is in the form of surface hydroxyl groups is present, and it is believed that the halogen compound in the Alumina in the places of at least some of the original acidic surface hydroxyl groups is introduced to form the active catalyst sites.

Es können beliebige Aluminiumoxydformen verwendet werden, die sich als Träger für Reformierkatalysatoren eignen. Besonders bevorzugt wird jedoch eine von einer Aluminiumoxydhydratvorstufe abgeleitete Form, in der das Trihydrat überwiegt. Besonders geeignet ist eine Aluminiumoxydform, die einen größeren Anteil ß-Aluminiumoxydtrihydrat enthält. Das Aluminiumoxyd läßt sich in einfacher Weise durch Hydrolyse eines Aluminiumalkoholats, z. B. Aluminiumisopropylat, in einem inerten Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel, z. B. Benzol, herstellen. Unter sonst gleichen Bedingungen ist die Aktivität des Katalysators umso höher, je größer die vom Aluminiumoxyd aufgenommene Halogenmenge ist, und da die maximale Halogenmenge, die angelagert werden Verfahren zur Chlorierung oder Bromierung
von Kohlenwasserstoffen
Any forms of alumina suitable as supports for reforming catalysts can be used. However, a form derived from an aluminum oxide hydrate precursor in which the trihydrate predominates is particularly preferred. An aluminum oxide form which contains a larger proportion of ß-aluminum oxide trihydrate is particularly suitable. The aluminum oxide can be easily obtained by hydrolysis of an aluminum alcoholate, e.g. B. aluminum isopropoxide, in an inert hydrocarbon solvent, e.g. B. Benzene, produce. All other things being equal, the greater the amount of halogen taken up by the aluminum oxide, the higher the activity of the catalyst, and since the maximum amount of halogen that can be added is a process for chlorination or bromination
of hydrocarbons

Anmelder:Applicant:

The British Petroleum Company Limited,The British Petroleum Company Limited,

LondonLondon

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,

Dr.-Ing. Th. MeyerDr.-Ing. Th. Meyer

und DipL-Chem. Dr. rer. nat. J. F. Fues,and DipL-Chem. Dr. rer. nat. J. F. Fues,

Patentanwälte, 5000 Köln 1, DeichmannhausPatent Attorneys, 5000 Cologne 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Anthony George Goble,Anthony George Goble,

John Vincent Fletcher,John Vincent Fletcher,

Centre, Sunbury-on-Thames, MiddlesexCenter, Sunbury-on-Thames, Middlesex

(Großbritannien)(Great Britain)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 2. März 1962 (8167)Great Britain March 2, 1962 (8167)

kann, mit der Größe der Oberfläche in Beziehung steht, ist es vorteilhaft, wenn das Aluminiumoxyd eine große Oberfläche von beispielsweise mehr als 250 ms/g, vorzugsweise von mehr als 300 m2/g, aufweist.can, is related to the size of the surface, it is advantageous if the aluminum oxide has a large surface of, for example, more than 250 m s / g, preferably more than 300 m 2 / g.

Zweckmäßig wird das halogenierbare anorganische Oxyd vor der Halogenierung mit einem Alkali- oder Erdalkalimetallsalz einer organischen Säure unter solchen Bedingungen behandelt, daß Alkali- oder Erdalkalimetall vom Oxyd zurückgehalten wird.Appropriately, the halogenable inorganic oxide is before halogenation with an alkali or Alkaline earth metal salt of an organic acid treated under such conditions that alkali or Alkaline earth metal is retained by the oxide.

Die genaue Art und Weise, in der durch den Zusatz eines Alkali- oder Erdalkalimetalls eine Veränderung der Aktivität des Katalysators bewirkt wird, ist nicht mit Sicherheit bekannt, jedoch wird angenommen, daß das Metallkation in irgendeiner Weise eine Bindung mit dem anorganischen Oxyd eingeht. Vorzugsweise wird daher das Oxyd nach dem Zusatz einer Behandlung unterworfen, durch die die Alkali- oder Erdalkalimetallverbindung zersetzt wird, beispielsweise einer Calcinierung, und vorzugsweise werden Verbindungen verwendet, die zersetzt werden können, ohne daß andere Elemente auf dem Oxyd zurück-The exact way in which the addition of an alkali or alkaline earth metal changes the activity of the catalyst is not known with certainty, but it is believed that the metal cation enters into a bond with the inorganic oxide in some way. Preferably the oxide is therefore subjected to a treatment after the addition, by which the alkali or Alkaline earth metal compound is decomposed, for example, calcination, and preferably compounds which can be decomposed without leaving other elements on the oxide.

809 503/335809 503/335

3 43 4

bleiben. Besonders geeignete Verbindungen sind Salze würde. Trotzdem erwies sie sich als geeignet undstay. Particularly suitable compounds are salts. Nevertheless, she proved suitable and

von Carbonsäuren, z. B. Formiate, Acetate und Oxa- weist Vorteile gegenüber anderen fluorierenden Ver-of carboxylic acids, e.g. B. formates, acetates and oxa has advantages over other fluorinating compounds

late. Die Alkali- oder Erdalkalimetallverbindung kann bindungen auf.late. The alkali or alkaline earth metal compound can have bonds.

dem anorganischen Oxyd in einfacher Weise durch Zur Herstellung des Katalysators werden die Tempe-Imprägnieren unter Verwendung einer Lösung der 5 ratur, die Behandlungsdauer und die Menge derthe inorganic oxide in a simple manner by To prepare the catalyst, the Tempe-impregnation using a solution of 5 temperature, the duration of treatment and the amount of

Verbindung zugegeben werden. halogenhaltigen Verbindung so gewählt, daß dieCompound can be added. halogen-containing compound chosen so that the

Die zurückbehaltene Alkali- oder Erdalkalimenge Halogenaufnahme wenigstens 1 °/o und nicht mehr alsThe retained alkali or alkaline earth amount of halogen uptake at least 1% and not more than

kann im Verhältnis zur Menge des anorganischen 15 Gewichtsprozent beträgt. Da die Halogenierung immay be 15 percent by weight in relation to the amount of the inorganic. Since the halogenation in the

Oxyds klein sein und im Bereich von 0,01 bis 10 °/0 des wesentlichen eine Oberflächenerscheinung ist, steht Gewichts des anorganischen Oxyds liegen. Die io die Halogenmenge, die ohne Bildung von freiemOxide to be small and in the range of 0.01 to 10 ° / 0 of the essentially a surface phenomenon, is the weight of the inorganic oxide are. The io is the amount of halogen that is produced without the formation of free

Mindestmenge, die bei jedem gegebenen Anwendungs- Halogen angelagert werden kann, zur Größe derMinimum amount that can be deposited in any given application of halogen, for the size of the

zweck erforderlich ist, um den Katalysator selektiv Oberfläche des Katalysators in Beziehung, wobei diePurpose is required to selectively the catalyst surface area of the catalyst in relation, the

zu machen, kann experimentell bestimmt werden. Halogenmenge, die ohne Bildung von freiem Halogento make can be determined experimentally. Amount of halogen that does not produce free halogen

Das über die Mindestmenge hinaus anwesende Metall angelagert werden kani^ jum. jo_größer_istj je größerThe metal that is present in excess of the minimum quantity will be kani ^ jum. jo_larger_istj the bigger

ist nicht nachteilig. Es wurde festgestellt, daß erheb- 15 die Oberfläche ist. Sie beträgt gewöhnlich wenigstensis not disadvantageous. It was found that the surface was raised. It is usually at least

liehe Halogenmengen durch Oxyde aufgenommen die Hälfte der Menge, die ohne Bildung von freiemThe amount of halogen borrowed by oxides absorbed half the amount without the formation of free

werden können, die Alkalimetall in Mengen von Halogen hätte angelagert werden können, wenn derthe alkali metal in amounts of halogen could have been attached if the

beispielsweise 4 Gewichtsprozent oder mehr enthalten. Katalysator nicht mit einem Alkali- oder Erdalkali-for example 4 percent by weight or more. Catalyst with an alkali or alkaline earth

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Totalysa- metall behandelt worden wäre.The production of the Totalysa metal according to the invention would have been dealt with.

toren, die hier nicht unter Patentschutz gestellt ist, 20 Die zur Halogenierung angewendeten nicht redu-gates, which is not under patent protection here, 20 The non-reducing agents used for halogenation

wird im wesentlichen in der gleichen Weise durch- zierenden Bedingungen können inerte oder oxy-Will be in essentially the same way- traversing conditions can be inert or oxy-

geführt, wie sie in der deutschen Auslegeschrift dierende Bedingungen sein. Bevorzugt werden dieout as they are in the German interpretative writing conditions. Preferred are the

1194 378 des Erfinders beschrieben ist. Geeignete letzteren, da sie zu Katalysatoren führen, die während1194 378 of the inventor. The latter are suitable as they lead to catalysts during

Verbindungen mit der erforderlichen Strukturformel der bei niedriger Temperatur durchgeführten Chlorie-Compounds with the required structural formula of the chlorine-

sind 25 rung bzw. Bromierung langsamer ihre Aktivität verlieren. are 25 tion or bromination more slowly lose their activity.

Tetrachlorkohlenstoff (CCl4), . N*ch ™ einfachen Methode wird die BehandlungCarbon tetrachloride (CCl 4 ),. N * ch ™ simple method is the treatment

des Metalloxyds vorgenommen, indem ein gasformigerof the metal oxide made by a gaseous

Chloroform (CHCl3), Strom der Halogenverbindung entweder allein oderChloroform (CHCl 3 ), stream of halogen compound either alone or

Methylenchlorid (CH2Cl2), 3o vorzugsweise in einem nicht reduzierenden TrägergasMethylene chloride (CH 2 Cl 2 ), 3o preferably in a non-reducing carrier gas

τ-»· 1.1 j-J3 4.1. ιγ^γ^λ τ- % über" das Metalloxyd geleitet wird. Geeignete Träger-τ- »· 1.1 jJ 3 4.1. ιγ ^ γ ^ λ τ-% is passed over "the metal oxide. Suitable carrier

Dichlordifluormethan (CCl2F2), gase sind beispieiSWeiSe Stickstoff, Luft und Sauerstoff.Dichlorodifluoromethane (CCl 2 F 2) gas are i SW Step Example ei S e nitrogen, air and oxygen.

Trichlorbrommethan (CCl3Br), Die zur Halogenierung angewendeten TemperaturenTrichlorobromomethane (CCl 3 Br), The temperatures used for halogenation

- Thiocarbonyltetrachlorid (CCl3SCl), kön°en Aschen 149 und 593°C Hegen. Bei Ver-- Thiocarbonyltetrachlorid (CCl3 SCl) Koen ° en pockets 149 and 593 ° C Hegen. In the event of

35 Wendung von Alummiumoxyd nimmt die Neigung35 The turn of aluminum oxide takes away the inclination

Phosgen (COCl2), zur Bildung von freiem Aluminiumhalogenid mit derPhosgene (COCl 2 ), to form free aluminum halide with the

Thiophosgen (CSCl2). Temperatur zu, so daß bei Anwendung der höherenThiophosgene (CSCl 2 ). Temperature too, so that when applying the higher

Temperaturen im genannten Bereich mit Vorsicht gearbeitet werden muß. Da die angewendeten Tempe-Temperatures in the range mentioned must be worked with caution. Since the temperatures used

Bevorzugt von den aufgeführten Verbindungen 40 raturen normalerweise- oberhalb der Verflüchtigungswerden die ersten drei. Im Fall von Verbindungen, die temperatur des Aluminiumhalogenids liegen, ist die außer Chlor, Kohlenstoff und Wasserstoff noch andere Bildung von freiem Aluminiumhalogenid leicht, an Elemente enthalten, werden unter Umständen diese seinem Erscheinen in den gasförmigen Reaktionszusätzlich zum Chlor an den Katalysator angelagert. produkten erkennbar. Bei der Behandlung von Kata-Beispielsweise hat eine Behandlung mit Dichlor- 45 lysatoren, die aus einem. Platingruppenmetall und difluormethan zur Folge, daß sowohl Chlor als auch Äluminiumoxyd bestehen, ist ferner darauf zu achten, Fluor durch den Katalysator aufgenommen wird. Die daß die Bildung von flüchtigen Platinkomplexen verAnwesenheit dieser anderen Elemente beeinträchtigt hindert wird. Die Neigung zur Bildung solcher nicht die durch das Chlor verliehene Aktivität, kann Komplexe wird ebenfalls mit steigender Temperatur jedoch andere Eigenschaften einführen, so daß durch 50 stärker. Bei der Behandlung von Katalysatoren, die entsprechende Sorgfalt sichergestellt werden muß, daß aus einem Platingruppenmetall und Aluminiumoxyd die Selektivität des Katalysators nicht beeinträchtigt bestehen, beträgt die Temperatur vorzugsweise 139 bis wird. Geringe Halogenmengen (einschließlich Chlor) 371 ° C, wobei die Kombination Platin auf Aluminiumkönnen ferner bereits vor der Chlorierungsbehandlung oxyd insbesondere bei 232 bis 316° C und die Kombiim Katalysator vorhanden sein, ohne daß die ihm 55 nation Palladium auf Aluminiumoxyd bei 260 bis durch die Chlorierung verliehene Aktivität beein- 343° C behandelt wird. Die Chlorierungsreaktion ist trächtigt wird. So kann das dem Verfahren gemäß exotherm, und die angegebenen Temperaturen sind der Erfindung unterworfene anorganische Oxyd ein die angewendeten Anfangstemperaturen. Platin-Aluminiumoxyd-Katalysator sein, der bis zu Die Geschwindigkeit der Zuführung der Halogen-Preferred of the listed compounds are normally the first three temperatures above volatilization. In the case of compounds which are at the temperature of the aluminum halide, the besides chlorine, carbon and hydrogen, other formation of free aluminum halide easily occurs Containing elements, these may be added to its appearance in the gaseous reaction attached to the catalyst for chlorine. products recognizable. When treating kata-For example has a treatment with dichloro- 45 lysers that consist of a. Platinum group metal and difluoromethane means that both chlorine and aluminum oxide are present, care must also be taken Fluorine is taken up by the catalyst. That the formation of volatile platinum complexes is present this prevents other elements from being adversely affected. The tendency to form such not the activity conferred by the chlorine, complexes can also become with increasing temperature however, introduce other properties, so that by 50 stronger. When treating catalysts that Appropriate care must be taken to ensure that a platinum group metal and aluminum oxide the selectivity of the catalyst is not adversely affected, the temperature is preferably 139 to will. Small amounts of halogen (including chlorine) 371 ° C, the combination being platinum on aluminum furthermore, even before the chlorination treatment, oxide, in particular at 232 to 316 ° C., and the combination Catalyst be present without the nation palladium on alumina at 260 to 55 activity imparted by chlorination is treated at 343 ° C. The chlorination reaction is is pregnant. Thus, according to the process, this can be exothermic and the temperatures indicated Inorganic oxide subject to the invention at the initial temperatures used. Be platinum-alumina catalyst, which is up to The speed of supply of the halogen

1 Gewichtsprozent Halogen enthält, wie er normaler- 60 verbindung ist vorzugsweise so niedrig wie möglich, weise für die Reformierung von im Benzinbereich um gleichmäßige Halogenierung sicherzustellen und siedenden Kohlenwasserstoffen verwendet wird. einen schnellen Temperaturanstieg als Folge derContains 1 percent by weight of halogen, as normal - the compound is preferably as low as possible, wise for reforming gasoline to ensure uniform halogenation and boiling hydrocarbons is used. a rapid rise in temperature as a result of

Geeignete fluorierende Verbindungen sind beispiels- exothermen Reaktion zu vermeiden, weise Methylenfluorid, Fluoroform und Tetrafluor- Vorzugsweise liegt die Zugabe nicht über 1,3 Ge-Suitable fluorinating compounds are, for example, to avoid exothermic reactions, like methylene fluoride, fluoroform and tetrafluor- Preferably the addition is not more than 1.3

. kohlenstoff. Bevorzugt wird die letztgenannte Ver- 65 wichtsprozent Halogenverbindung pro Minute, bebindung. Tetrafluorkohlenstoff ist eine äußerst stabile zogen auf den Katalysator. Bei Verwendung eines Verbindung, die man auf den ersten Blick nicht zur Trägergases beträgt die Strömungsgeschwindigkeit Herstellung von fluorhaltigen Katalysatoren wählen vorzugsweise wenigstens 200 V/V/Std. Geeignet ist. carbon. The last-mentioned weight percent halogen compound per minute bond is preferred. Tetrafluorocarbon is an extremely stable attracted to the catalyst. When using a Connection, which at first glance does not appear to be the carrier gas, is the flow velocity Production of fluorine-containing catalysts choose preferably at least 200 V / V / h. Suitable is

hierbei ein Bereich von 200 bis 1000 V/V/Std. Vorzugsweise wird bei Normaldruck gearbeitet.here a range from 200 to 1000 V / V / hour. It is preferred to work at normal pressure.

Der aktive Katalysator unterliegt in Gegenwart von Wasser der Hydrolyse. Er muß daher unter wasserfreien Bedingungen gelagert werden. Ebenso müssen die zur Katalysatorherstellung verwendeten Materialien wasserfrei sein.The active catalyst is subject to hydrolysis in the presence of water. He must therefore under stored in anhydrous conditions. The same must be used for the catalyst production Materials to be anhydrous.

Das Verfahren eignet sich besonders zur Chlorierung und Bromierung von Kohlenwasserstoffgemischen, die aus Leuchtpetroleumfraktionen oder Gasölfraktionen aus Erdöl erhalten wurden, z. B. von Normalkohlenwasserstofffraktionen, die durch Trennverfahren unter Verwendung von Molekularsieben erhalten worden sind.The process is particularly suitable for the chlorination and bromination of hydrocarbon mixtures which obtained from petroleum fractions or gas oil fractions from petroleum, e.g. B. of normal hydrocarbon fractions, obtained by separation processes using molecular sieves.

Das Einsatzmaterial wird in der Dampfphase über den Katalysator geleitet. Die Reaktionstemperaturen liegen zweckmäßig im Bereich von 20 bis 150° C, jedoch kann auch bei höheren oder niedrigeren Temperaturen gearbeitet werden. Es kann Unterdruck, Normaldruck oder Überdruck angewendet werden.The feed is passed over the catalyst in the vapor phase. The reaction temperatures are expediently in the range from 20 to 150 ° C, but can also be at higher or lower temperatures to be worked. Underpressure, normal pressure or overpressure can be used.

Zur Herstellung von monohalogenierten Kohlenwasserstoffen wird das Verfahren vorzugsweise in Gegenwart eines Überschusses des Kohlenwasserstoffs über die zur Herstellung dieser Verbindungen erforderliche stöchiometrische Menge durchgeführt.For the production of monohalogenated hydrocarbons, the process is preferably carried out in Presence of an excess of the hydrocarbon over that required to produce these compounds carried out stoichiometric amount.

Das Verfahren eignet sich besonders zur Chlorierung von Normalparaffinen einer C-Zahl im Bereich von C6 bis C15 zwecks Herstellung von halogenierten Kohlenwasserstoffen zur Verwendung bei der Erzeugung von als Waschrohstoff geeignetem Alkylat.The process is particularly suitable for the chlorination of normal paraffins having a carbon number in the range from C 6 to C 15 for the purpose of producing halogenated hydrocarbons for use in the production of alkylate suitable as a washing raw material.

Beispiel 1example 1

40 cm3 eines handelsüblichen Aluminiumoxyds wurden 1 Stunde bei 500°C calciniert und dann in zwei gleiche Teile geteilt. Ein Teil wird als Katalysator A bezeichnet.40 cm 3 of a commercially available aluminum oxide were calcined at 500 ° C. for 1 hour and then divided into two equal parts. One part is referred to as Catalyst A.

Der andere Teil des calcinierten Aluminiumoxyds wurde bei 300° C mit einem Strom trockenen Stickstoffs umgesetzt, der bei Raumtemperatur mit Tetrachlorkohlenstoff gesättigt war, wobei ein chlorierter Katalysator mit einem Chlorgehalt von 12,0 Gewichtsprozent erhalten wurde. Dieses Material wird nachstehend als Katalysator B bezeichnet.The other part of the calcined alumina was at 300 ° C with a stream of dry nitrogen reacted, which was saturated with carbon tetrachloride at room temperature, with a chlorinated Catalyst with a chlorine content of 12.0 percent by weight was obtained. This material is presented below referred to as catalyst B.

Jede Katalysatorprobe wurde in einer Menge von 20 cm3 in stehende Reaktoren gegeben, die bei einer Anfangstemperatur von 80°C gehalten wurden. Dann wurde ein Gemisch von trockenem Stickstoff und Chlorgas bei Normaldruck und einer Durchflußmenge von 150 cm3/Min. durchgeleitet. Nun wurde n-Heptan in einer Menge von 1,0 V/V/Std. (gerechnet als Flüssigkeit) eingeführt, wobei der Chlorgehalt des eingesetzten Gasgemisches so reguliert wurde, daß das Molverhältnis von Chlor zu n-Heptan etwa 1,0:1,0 betrug.Each catalyst sample was placed in standing reactors in an amount of 20 cm 3 , which were kept at an initial temperature of 80 ° C. Then a mixture of dry nitrogen and chlorine gas at normal pressure and a flow rate of 150 cm 3 / min. passed through. Now n-heptane was added in an amount of 1.0 V / V / hour. (calculated as a liquid) introduced, the chlorine content of the gas mixture used being regulated so that the molar ratio of chlorine to n-heptane was about 1.0: 1.0.

Nach einem anfänglichen Temperaturanstieg wurde das Katalysatorbett bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 120° C gehalten und das Gesamtflüssigprodukt für jede einzelne Stunde der Laufzeit getrennt aufgefangen. After an initial rise in temperature, the catalyst bed was at temperatures in the range of Maintained 100 to 120 ° C and the total liquid product collected separately for each individual hour of the running time.

Die Ergebnisse der Analyse (Gas-Flüssigkeits-Chromatographie) von typischen Proben des Flüssigprodukts, das mit dem unbehandelten Aluminiumoxyd (Katalysator A) und dem chlorierten Aluminiumoxyd (Katalysator B) erhalten wurde, sind in Tabelle 1 aufgeführt. Der Vorteil der Chlorierungsbehandlung des Katalysators ist sowohl eine höhere Aktivität als auch Selektivität.The results of the analysis (gas-liquid chromatography) of typical samples of the liquid product, the one with the untreated aluminum oxide (catalyst A) and the chlorinated aluminum oxide (Catalyst B) are shown in Table 1. The advantage of the chlorination treatment of the catalyst is both higher activity and selectivity.

Tabelle 1Table 1

Katalysatorcatalyst BB. AA. Abschnitt des Versuchs,Section of the experiment, 8. bis 9.8th to 9th Stunde hour 6. bis 7.6th to 7th 120 bis 121120 to 121 Temperatur, 0C Temperature, 0 C 121121 Flüssigproduktgewinnung, ,Liquid product extraction,, 97,297.2 Gewichtsprozent Weight percent 88,788.7 Gas-Flüssigkeits-Gas-liquid ChromatographieChromatography C7-Fraktion (enthält nichtC 7 fraction (does not contain umgesetztes n-Heptan)converted n-heptane) 54,854.8 Gewichtsprozent Weight percent 7373 Monochlorheptanfraktion,Monochloroheptane fraction, 35,635.6 Gewichtsprozent Weight percent 11,211.2 Di- und Polychlorheptan-Di- and polychlorheptane 9,69.6 fraktion, Gewichtsprozentfraction, percent by weight 15,815.8 Molverhältnis von mono-Molar ratio of mono- chlorierten zu polychlorier-chlorinated to polychlorinated 3,7:13.7: 1 ten Produkten th products 0,7:10.7: 1

Eine weitere Analyse der Monochlorheptanfraktion brachte die in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse.A further analysis of the monochlorheptane fraction produced the results shown in Table 2.

Tabelle 2Table 2

1-Chlorheptan 17,2%1-chloroheptane 17.2%

2-Chlorheptan* 41,4%2-chloroheptane * 41.4%

3-Chlorheptan* 27,3%3-chloroheptane * 27.3%

4-Chlorheptan* 14,1%4-chloroheptane * 14.1%

* Vorläufig als 2-, 3- und 4-Isomere bezeichnet.* Provisionally referred to as 2-, 3- and 4-isomers.

Beispiel 2Example 2

20 cm3 eines handelsüblichen Platin-Aluminiumoxyd-Katalysators, der 0,58 Gewichtsprozent Platin und 0,8 Gewichtsprozent Chlor enthielt, wurden mit einer wäßrigen Kaliumacetatlösung derart behandelt, daß der Katalysator nach Trocknen bei 120° C bis zu Gewichtskonstanz und 1 stündigem Calcinieren bei 500 0C einen Kaliumgehalt von 2,3 Gewichtsprozent hatte.20 cm 3 of a commercially available platinum-aluminum oxide catalyst containing 0.58 percent by weight of platinum and 0.8 percent by weight of chlorine were treated with an aqueous potassium acetate solution in such a way that the catalyst, after drying at 120 ° C. to constant weight and calcining for 1 hour, with 500 0 C had a potassium content of 2.3 percent by weight.

Der Katalysator wurde dann bei 300 0C mit einem Strom trockenen Stickstoffs umgesetzt, der bei Raumtemperatur mit Tetrachlorkohlenstoff gesättigt war. Enthalten wurde ein chlorierter Katalysator mit einem Chlorgehalt von 6,3 Gewichtsprozent. Dieser Katalysator wurde zur Chlorierung von n-Heptan auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise eingesetzt.The catalyst was then reacted at 300 ° C. with a stream of dry nitrogen which was saturated with carbon tetrachloride at room temperature. A chlorinated catalyst with a chlorine content of 6.3 percent by weight was contained. This catalyst was used for the chlorination of n-heptane in the manner described in Example 1.

Eine typische Analyse des erhaltenen Flüssigprodukts zeigt Tabelle 3.A typical analysis of the liquid product obtained is shown in Table 3.

Tabelle 3Table 3

Laufzeit 9. bis 10. StundeRunning time 9 to 10 hours

Temperatur 122 bis 125°CTemperature 122 to 125 ° C

Flüssigproduktgewinnung 98,5 GewichtsprozentLiquid product recovery 98.5 percent by weight

Zusammensetzung des FlüssigproduktsComposition of the liquid product

C7-Fraktion 64,3 GewichtsprozentC 7 fraction 64.3 percent by weight

Monochlorheptanfraktion .. 27.5 GewichtsprozentMonochlorheptane fraction .. 27.5 percent by weight

Di- und Polychlorheptan- 8,2 GewichtsprozentDi- and polychlorheptane 8.2 percent by weight

fraktion 8,2 Gewichtsprozentfraction 8.2 percent by weight

Molverhältnis von mono-Molar ratio of mono-

chlorierten zu polychlorier-chlorinated to polychlorinated

ten Produkten 3,4:1th products 3.4: 1

Beispiel 3Example 3

Ein handelsüblicher Platin-Aluminiumoxyd-Katalysator, der 0,58 Gewichtsprozent Platin und 0,8 Gewichtsprozent Chlor enthielt, wurde auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise bei 300° C mit Tetrachlorkohlenstoffdämpfen behandelt. Der erhaltene chlorierte Katalysator enthielt 12,8 Gewichtsprozent Chlor.A commercially available platinum-alumina catalyst containing 0.58 percent by weight platinum and 0.8 percent by weight Containing chlorine, was in the manner described in Example 1 at 300 ° C with carbon tetrachloride vapors treated. The chlorinated catalyst obtained contained 12.8 percent by weight of chlorine.

Dieses Material wurde als Katalysator für die Umsetzung von η-Hexan mit einem Chlor-Stickstoff-Gasgemisch (Molverhältnis 1: 2) bei Normaldruck eingesetzt. Die Raumströmungsgeschwindigkeit des η-Hexans (gerechnetalsFlüssigkeit)betrugO,35V/V/Std. Der Chloreinsatz wurde bei etwa 1,0 Mol pro 0,75 Mol η-Hexan gehalten. Bei Reaktionstemperaturen im Bereich von 40 bis 50° C wurde das von der 8. bis 12. Stunde der Versuchszeit gebildete Flüssigprodukt aufgefangen und durch Destillation in folgende Fraktionen getrennt:This material was used as a catalyst for the reaction of η-hexane with a chlorine-nitrogen gas mixture (Molar ratio 1: 2) used at normal pressure. The space velocity of the η-hexane (calculated as liquid) was 0.35V / V / h. The chlorine input was kept at about 1.0 mole per 0.75 mole of η-hexane. At reaction temperatures in Range of 40 to 50 ° C became the liquid product formed by the 8th to 12th hour of the test period collected and separated into the following fractions by distillation:

Q-Kohlenwasserstoffe (90% unverändertes n-Hexan,
10 % Hexene) 20 Gewichtsprozent
Q-hydrocarbons (90% unchanged n-hexane,
10% hexenes) 20 percent by weight

Monochlorhexane 52 GewichtsprozentMonochlorhexane 52 percent by weight

Polychlorhexane 28 GewichtsprozentPolychlorhexane 28 percent by weight

Die Analyse der Monochlorhexanfraktion durch Gas-Flüssigkeits-Chromatographie zeigte, daß sie zu 18°/0 aus 1-Chlorhexan bestand. Dies wurde durch kernmagnetische Resonanzanalyse bestätigt, die ergab, daß der Rest aus einem Gemisch von 2- und 3-Chlorhexan bestand.The analysis of the Monochlorhexanfraktion by gas-liquid chromatography showed that it consisted of 18 ° / 0 of 1-chlorohexane. This was confirmed by nuclear magnetic resonance analysis, which indicated that the remainder consisted of a mixture of 2- and 3-chlorohexane.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Chlorierung oder Bromierung von Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man n-Alkane mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen oder deren Gemische mit Chlor oder Brom in der Dampfphase umsetzt, wobei ein Katalysator verwendet wird, der durch Umsetzung von a) feuerfesten Oxyden der III. bis V. Gruppe des Periodensystems oder deren Gemischen oder von Gemischen aus einem Platingruppenmetall und Aluminiumoxyd mit b) Verbindungen der Formel CCl2XY, in der X und Y gleich oder verschieden sein können und H, Cl, Br, F oder SCl bedeuten oder in der X und Y zusammen O oder S sind, bei 149 bis 5930C unter nicht reduzierenden Bedingungen bis zur Aufnahme von 1 bis 15 Gewichtsprozent Halogen, bezogen auf das eingesetzte anorganische Oxyd, hergestellt worden ist.1. A process for the chlorination or bromination of hydrocarbons, characterized in that n-alkanes having 4 to 20 carbon atoms or mixtures thereof are reacted with chlorine or bromine in the vapor phase, a catalyst being used which is produced by the reaction of a) refractory oxides III. to V. Group of the Periodic Table or mixtures thereof or mixtures of a platinum group metal and aluminum oxide with b) compounds of the formula CCl 2 XY, in which X and Y can be identical or different and are H, Cl, Br, F or SCl or in X and Y together are O or S, has been prepared at 149-593 0 C under non-reducing conditions prior to installation of 1 to 15 weight percent halogen, based on the used inorganic oxide. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Katalysatoren aus feuerfesten Oxyden mit einer Oberfläche von mehr als 250 ma/g hergestellt worden sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the catalysts used have been produced from refractory oxides with a surface area of more than 250 m a / g. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Katalysatoren aus feuerfesten Oxyden hergestellt worden sind, die vor der Umsetzung mit der obengenannten Halogenverbindung mit Alkali- oder Erdalkalisalzen organischer Säuren imprägniert und calciniert worden sind, so daß die anorganischen Oxyde 0,01 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf ihr Gewicht, an Alkali- oder Erdalkalimetall enthalten.3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the catalysts used from refractory oxides that have been prepared prior to reacting with the above Halogen compound impregnated with alkali or alkaline earth salts of organic acids and calcined have been, so that the inorganic oxides 0.01 to 10 percent by weight, based on her Weight, contained in alkali or alkaline earth metal. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung der vorgenannten n-Alkane mit Chlor oder Brom bei 20 bis 15O0C ausführt.4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that one carries out the implementation of the above-mentioned n-alkanes with chlorine or bromine at 20 to 15O 0 C. 809 509/335 2.68 © Bundesdruckerei Berlin809 509/335 2.68 © Bundesdruckerei Berlin
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