DE19521222A1 - Verfahren zur Herstellung von Alkylbenzolen - Google Patents
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Classifications
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/20—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
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- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2529/00—Catalysts comprising molecular sieves
- C07C2529/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
- C07C2529/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
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- C07C2529/064—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Alkylbenzolen der allgemeinen Formel I
worin R¹ bis R⁴ unabhängig voneinander gleich oder
verschieden Wasserstoff oder einen linearen oder
verzweigten C₁-₁₂-Alkylrest bedeuten, zumindest einer der
Reste R¹ bis R⁴ jedoch nicht Wasserstoff ist,
durch Umsetzung von nicht aromatischen monocyclischen
Kohlenwasserstoffen mit sechs Ringatomen oder solche als
einen Cyclus enthaltenden bicyclischen Verbindungen, in
denen ein zweiter Cyclus gegebenenfalls ein oder mehrere
Sauerstoffatome als Ringglieder aufweisen kann, wobei die
genannten Cyclen insgesamt mit bis zu vier Resten
substituiert sein können, die unabhängig voneinander gleich
oder verschieden C₁-₁₂-Alkyl, C₁-₁₀-Alkyliden und/oder C₁-₁₀-
Alkenyl, jeweils linear oder verzweigt, sein können,
in Gegenwart eines Katalysators in der Gas- oder
Flüssigphase.
Insbesondere widmet sich die Erfindung der Herstellung von
Alkylbenzolen durch Umsetzung von Alkyl-, Alkyliden- oder
Alkenylcyclohexenen sowie Alkyl- oder
Alkenylcyclohexadienen sowie deren Gemische oder
Terpentinöle.
Es ist bekannt, Vinylcyclohexen an Edelmetallkatalysatoren
wie Palladium, Platin, Ruthenium oder Iridium auf basischen
Trägern (EPPS 22 297) in Ethylbenzol zu verwandeln.
Nachteilig an diesem Verfahren ist die Reaktionsführung,
die eine stufenweise zu erhöhende Reaktionstemperatur
vorschreibt.
Das US-Patent US 2 976 331 beschreibt die Umsetzung von
cyclischen Olefinen an Metall-Aluminiumsilikaten mit
Porendurchmessern von 10 bis 13·10-10 m zu Aromaten.
Nachteilig ist, daß die Selektivität dieser großporigen
Zeolithe ausgesprochen schlecht ist.
In den US-Patenten US 4 300 010 und US 4 429 175 wird
offenbart, daß sich Vinylcyclohexen zu Ethylbenzol
dehydrieren läßt, wenn als Katalysator ein nicht-acider,
mit Palladium dotierter Aluminiumsilikatzeolith mit einem
Porendurchmesser von weniger als 5·10-10 m, z. B. Zeolith A,
verwendet wird. Der Zeolith dient hierbei als Träger für
die Aktivkomponente Palladium. Nachteilig ist, daß die
Umsetzung in Gegenwart von Sauerstoff durchgeführt werden
muß.
Weiterhin kennt man Verfahren, bei denen mono- und
bicyclische Monoterpene an Katalysatoren bestehend aus
Platin auf Aluminiumoxid zu p-Cymol umgesetzt werden. Die
Umsetzung findet in einem GC-Reaktor statt (J. Chromatog.
25 (1966) 230). Nachteilig sind die nur sehr geringen
Einsatzmengen, die kaum Rückschlüsse auf technisch
einsetzbare Größenordnungen zulassen.
Die US-Patentschrift US 2 402 898 beinhaltet die Lehre, daß
monocyclische Monoterpene an Katalysatoren, die Edelmetalle
wie Pd oder Pt auf Aktivkohle enthalten, bei ca. 300°C zu
p-Cymol umgesetzt werden können. Ein Nachteil ist, daß die
Aktivität dieser Katalysatoren nach relativ kurzer Zeit
nachläßt.
Im US-Patent US 3 312 635 wird die Umsetzung von α-Limonen
an Nickel- und Molybdänoxid enthaltenen Trägerkatalysatoren
bei Temperaturen zwischen 200 und 250°C zu Gemischen aus p-
Cymol, p-Menthen und p-Menthan offengelegt.
Auch werden Magnesiumoxid, Calciumoxid oder Lanthanoxid in
Gegenwart von Wasserstoff für die Reaktion von α-Limonen zu
p-Cymol eingesetzt (Bull. Chem. Soc. Jpn. 51 (1978) 3641).
Es werden für Calciumoxid Ausbeuten an p-Cymol von 100% bei
98% Umsatz in einem Mikro-Puls-Reaktor bei Raumtemperatur
berichtet. Die Ausbeute nimmt mit zunehmender Pulszahl
deutlich ab. Die hohen katalytischen Einsatzmengen (8 µl
Produkt auf 50 mg Katalysator) und die Testbedingungen
(Pulsreaktor) sind jedoch nicht für eine technische
Umsetzung geeignet.
Dem Fachmann ist es auch vertraut, daß p-Cymol durch
Erhitzen von α-Limonen oder α-Pinen an platinierter
Holzkohle bei 149°C bzw. 156°C gewonnen werden kann
(J. Chem. Soc. (1940) 1139). Gleichzeitig bilden sich
jedoch die hydrierten Spezies p-Menthan bzw. Pinan in
annähernd stöchiometrischen Verhältnissen von 2 : 0.9 (p-
Cymol/p-Menthan) bzw. 1 : 1.1 (α-Pinen/Pinan). In der
Reaktion von α-Pinen wird überraschenderweise kein
p-Menthan gebildet. In der Gasphasenreaktion an dem
gleichen Katalysator bei 305°C bzw. 300°C konnte p-Cymol in
Ausbeuten von 80% (aus α-Limonen) bzw. 75% (aus α-Pinen)
unter Freisetzung von Wasserstoff erzielt werden. Aus der
Massenbilanz über den Katalysator (aus 2.50 g Limonen
werden 2.13 g Produkt gewonnen) läßt sich schließen, daß
vermehrt gasförmige Substanzen entstehen, die
Ausbeuteangaben sind daher nach unten zu revidieren.
Das Europäische Patent EP 0 077 289 lehrt, daß
Terpengemische mit der Zusammensetzung 98 bis 99 Gew.-%
Kohlenwasserstoffe der Formel C₁₀H₁₆ und 1 bis 2 Gew.-%
Kohlenwasserstoffe der Formel C₁₀H₂₀ an
Alkalimetallcarbonatkatalysatoren auf Oxid-Trägern zu
p-Cymol umgesetzt werden können. In der Gasphasenreaktion
bei 400°C an einem K₂CO₃/Al₂O₃-Katalysator mit einer
geringen LHSV von 0.24 h-1 kann p-Cymol mit 72%iger
Selektivität bei vollständigem Umsatz erhalten werden. Die
Ausbeuten für den Einsatz der Reinsubstanzen α-Limonen und
Δ³-Caren an Na₂CO₃/MgO-Katalysatoren bei 400°C und einer
LHSV von 0.48 h-1 werden mit jeweils 95% angegeben.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß man
Reaktionstemperaturen von 400°C und mehr benötigt, was
einerseits einen hohen Energieaufwand bedeutet und
andererseits eine schnelle Desaktivierung des Katalysators
durch Zersetzungsprodukte erwarten läßt. Es werden keine
Aussagen über die Lebensdauer der Katalysatoren gemacht.
Das US-Patent US 4 720 603 und das Deutsche Patent
DE 36 07 448 beschreiben, daß man p-Cymol durch
Dehydrierung von α-Limonen an Palladiumoxid-, Schwefel- und/oder
Selen- oder Selenoxid-Katalysatoren auf Aktivkohle
erhalten werden kann. Die Reinsubstanz kann an einem aus
5.75 Gew.-% PdO + 0.25 Gew.-% S auf Aktivkohle bestehenden
Katalysator bei Temperaturen von 220 bis 230°C in einer
Gasphasenreaktion zu p-Cymol mit einer Ausbeute von 97%
überführt werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß
der während der Reaktion freigesetzte Wasserstoff mit den
Katalysatormetallen S oder Se eine Reaktion zu toxischem
H₂S oder H₂Se eingehen kann, was eine Nachbehandlung des
Produkts erforderlich machen würde.
Das Deutsche Patent DE-C-6 25 994 betrifft Terpene
unbekannter Zusammensetzung, jedoch von Pinen befreit, die
in der Gasphase bei Temperaturen von 300 bis 550°C an
aktivierter Aktivkohle zu Cymol umgesetzt werden können.
Die Zugabe von Kalium, Natrium oder anderen Alkalimetallen
zu der aktivierten Aktivkohle soll die Polymerisation der
Terpene verhindern. In einem Beispiel kann eine Cymol-
Ausbeute von 95% bei 420°C erzielt werden. Nachteilig sind
die benötigten hohen Temperaturen sowie die nötige
Abtrennung von Pinen aus dem Edukt.
Das Europäische Patent EP 0 199 209, das US-Patent US 4 665 252
sowie das Deutsche Patent DE 35 13 569 befassen sich
mit der Umsetzung von α-Limonen, α-Pinen und β-Pinen in der
Gasphase zu p-Cymol an aciden Zeolithkatalysatoren, dotiert
mit Ni, Pd und Ce oder deren Gemischen. Die besten
Ergebnisse für den Einsatz der Reinsubstanz α-Limonen
wurden an einem mit Ce und Pd modifizierten
Borosilikatzeolith vom Pentasiltyp erzielt. In einer
Gasphasenreaktion bei 200°C wird eine Selektivität von
86.6% bei vollständigem Umsatz erreicht. Der Einsatz von α-
und β-Pinen an nur Pd modifizierten Borpentasilzeolithen in
der Gasphase bei 200°C führt zu Ausbeuten von 57.0 bzw.
55.1% bei Umsätzen von 96.8 bzw. 99.0%. Nachteilig ist die
nur sehr geringe Standzeit der beschriebenen aciden
zeolithischen Katalysatoren. Eigene Untersuchungen mit
solchen modifizierten aciden Zeolithen zeigen eine
Desaktivierung innerhalb weniger Minuten. Der Einsatz von
Ni kann zudem wegen dessen Toxizität zu Problemen bei der
Beseitigung des verbrauchten Katalysators führen.
Das Europäische Patent EP 0 522 839 beschreibt die
Umsetzung von 14 verschiedenen monocyclischen oder
bicyclischen Terpenen der Formel C₁₀H₁₆ zu p-Cymol an
Alkalimetallen wie Natrium, Kalium oder Lithium oder
Natrium verbunden mit Aminen in katalytischen Mengen im
Batch-Betrieb in der Flüssigphase. Die typische
Reaktionszeit beträgt dabei 2 bis 10 h. In den Beispielen
wird die Umsetzung von einem auch Cineole enthaltendem
Terpentinöl beschrieben. In einem System aus Ethylendiamin
erhalten werden, die eingesetzten Katalysatormengen von
500 g EDA und 25 g Na auf 2500 g Terpentinöl sowie die
aufwendige Abtrennung des EDA aus dem Reaktionsgemisch sind
neben der schlechten Raumzeitausbeute nachteilig für dieses
Verfahren.
Angesichts des hierin angegebenen und diskutierten Standes
der Technik war es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren der
eingangs erwähnten Art so fortzubilden, daß eine Vielzahl
verschiedenartiger nicht aromatischer monocyclischer
Kohlenwasserstoffe mit sechs Ringatomen oder solche als
einen Cyclus enthaltende bicyclische Verbindungen, in denen
ein zweiter Cyclus gegebenenfalls ein oder mehrere
Sauerstoffatome als Ringglieder aufweisen kann, wobei die
genannten Cyclen insgesamt mit bis zu vier Resten
substituiert sein können, auf einfache Weise in hoher
Raumzeitausbeute und Selektivität zu den angestrebten
Zielprodukten umgesetzt werden können.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin,
substituierte Cyclohexene oder Cyclohexadiene oder Cineole
oder Terpentinöle in Alkylbenzole zu überführen.
Schließlich befaßt sich die Erfindung mit dem Problem der
Verbesserung der für das eingangs erwähnte Verfahren
einzusetzenden Katalysatoren, die sich durch einfache
Verfügbarkeit, lange Standzeiten, hohe Aktivität und
leichte Regenerierbarkeit auszeichnen sollen und dabei hohe
Umsätze mit guter Selektivität ermöglichen sollen.
Die genannten sowie weitere nicht im einzelnen angegebene
Aufgaben werden bei einem Verfahren der zu Beginn der
Beschreibung angeführten Gattung durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Insbesondere dadurch, daß man als Katalysatoren
Molekularsiebe einsetzt, die erhältlich sind, indem man in
nicht-acider Form vorliegende Molekularsiebe durch
Dotierung mit Edelmetallen und/oder Seltenerdmetallen
modifiziert, erreicht man bei der Überführung einer
Vielzahl verschiedener Verbindungen in die entsprechenden
Alkylbenzole eine hohe Ausbeute mit entsprechend guter
Selektivität gepaart mit einer gegenüber dem bekannten
Stand der Technik deutlich verbesserten Standzeit der
Katalysatoren.
Es wurde nun insbesondere gefunden, daß sich Alkylbenzole
durch Umsetzung von Alkyl-, Alkyliden- und/oder
Alkenylcyclohexenen und/oder Alkyl- oder
Alkenylcyclohexadienen und/oder Cineolen sowie deren
Gemische oder Terpentinöle in Gegenwart eines Katalysators
vorteilhaft in der Weise herstellen lassen, daß man
nicht-acide Molekularsiebe, die mit Edelmetallen und/oder
Seltenerdmetallen beladen sind in der Gas- oder
Flüssigphase einsetzt.
Eine vorteilhafte Verfahrensabwandlung sieht den Zusatz von
Wasserstoff bei der Umsetzung in der Gas- oder Flüssigphase
vor.
In besonders bevorzugter Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich die Eigenschaften
der dotierten Molekularsiebe weiter verbessern, indem sie
durch spezielle Calcinierungs- und Reduktionsparameter
aktiviert werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden die eingangs an den
Katalysator gestellten Anforderungen erfüllt. Im Hinblick
auf den Stand der Technik, der die Umsetzung an rasch
desaktivierenden aciden Zeolithkatalysatoren lehrt, ist das
Gelingen des Verfahrens mit nicht desaktivierenden
neutralen Molekularsieben, die insbesondere eine
verbesserte Standzeit aufweisen, besonders überraschend.
Die ausgesprochen gute Standzeit in der Gasphasenreaktion
ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber bestehenden
Anwendungen, die in der Gasphase binnen kurzer Zeit
desaktivieren.
Im Rahmen der Erfindung lassen sich eine Vielzahl von
Alkylbenzolen der allgemeinen Formel I
erhalten, worin R¹ bis R⁴ unabhängig voneinander gleich
oder verschieden Wasserstoff oder einen linearen oder
verzweigten C1-12-Alkylrest bedeuten, zumindest einer der
Reste R¹ bis R⁴ jedoch nicht Wasserstoff ist.
Zu beispielhaft zu nennenden Resten R¹ bis R⁴ gehören
innerhalb der linearen oder verzweigten u. a. Methyl,
Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert.-
Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, neo-Pentyl, Hexyl, 1-
Methylhexyl, n-Heptyl, n-Octyl usw. Von diesen sind C1-5
Alkylreste bevorzugt. Die erfindungsgemäß herstellbaren
Alkylbenzole umfassen solche mit bis zu vier Alkylresten am
Benzolring.
Beispielhaft läßt sich die Reaktion bei Verwendung von α-
Limonen als Ausgangsstoff für die Herstellung von p-Cymol
durch folgende Gleichung wiedergeben:
Zur Herstellung der Zielverbindungen gemäß der Erfindung
kommen eine ganze Palette von Edukten in Frage.
So kommen für die erfindungsgemäße Umsetzung als
Ausgangsstoffe z. B. alkylsubstituierte Cyclohexene oder
Cyclohexadiene in Betracht, wobei der Alkylsubstituent 1
bis 12, vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatome enthält und
geradkettig oder verzweigt ist. Beispielsweise kann als
Alkylgruppe eine Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, n-
Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl- oder Isopentylgruppe
vorliegen.
Weiterhin lassen sich Alkylidencyclohexene, z. B. 4-
Methylen- oder 4- Isopropylidencyclohex-1-en zu
Alkylbenzolen umsetzen.
Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren für
die Umsetzung von Cyclohexenen und/oder Cyclohexadienen,
die an einem Kohlenstoffatom durch einen verzweigten oder
unverzweigten Alkenylrest mit 2 bis 10, insbesondere 2 bis
8, vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen substituiert sind
und gegebenenfalls an einem anderen Kohlenstoffatom eine
niedermolekulare Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
tragen, z. B. 4-Allyl-, 4-Pentenyl-, 1-Methyl-4-hexenyl-,
Isopropyl-4-vinyl, 3-Vinyl- oder 2-Allyl-cyclohex-1-en, 5-
Vinyl-cyclohexa-1,3-dien oder 3-Isobutenyl-6-methyl
cyclohexa-1,4-dien.
Insbesondere Alkenylcyclohexene der allgemeinen Formel II,
worin die Reste R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander gleich
oder verschieden Wasserstoff oder eine niedermolekulare
Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, z. B. 1-
Methyl-4-vinyl- oder 4-Vinyl-cyclohex-1-en, lassen sich
leicht zu Alkylbenzolen der Formel (III),
worin R⁵ und R⁶ die bei Formel II genannten Bedeutungen
haben, umsetzen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich
monocyclische ungesättigte Terpene, z. B. Sesquiterpene wie
Bisabolen oder Zingiberen umsetzen. Besonders vorteilhaft
ist die Umsetzung monocyclischer Monoterpene wie Δ³-
Menthen, 3-Isopropyl-6-methylen-cyclohex-1-en, α-Terpinen,
γ-Terpinen, α-Phellandren, β-Phellandren, iso-Limonen,
Terpinolen, iso-Terpinolen und insbesondere α-Limonen zu p-
Cymol.
Anstelle von α-Limonen können auch die bicyclischen
Monoterpene, bei denen das C-Atom der Isopropylgruppe mit
einem zweiten C-Atom des Cyclohexenrings verbunden ist,
verwendet werden, z. B. α-Pinen, β-Pinen oder Δ³-Caren.
Unter Verwendung das bicyclischen Monoterpens α-Pinen
ergibt sich beispielhaft die Gleichung:
Zur Herstellung von beispielsweise p-Cymol können auch
vorteilhaft ein Gemisch der isomeren Terpene der
Summenformel C₁₀H₁₆, Cineole der Summenformel C₁₀H₁₈O sowie
sauerstoffhaltige Terpentinöle verwendet werden.
Unter Verwendung des monocyclischen Monoterpens 1,8-Cineol
ergibt sich beispielhaft folgende Gleichung:
Die Überführung der Ausgangsstoffe in Alkylbenzole erfolgt
in der Flüssigphase bei Temperaturen von 30 bis 300°C,
vorzugsweise 50 bis 200°C oder vorteilsweise in der
Gasphase bei Temperaturen von 100 bis 500°C, insbesondere
150 bis 350°C, vorzugsweise 200 bis 300°C.
Die Belastung (WHSV) beträgt 0.1 bis 20 Gramm Ausgangsstoff
pro Gramm Katalysator und Stunde, vorzugsweise 0.5 bis
5 h-1.
Die Umsetzung kann in Gegenwart eines inerten
Lösungsmittels durchgeführt werden, das in beliebigen
Gewichtsanteilen bezogen auf den Einsatzstoff, bevorzugt
20-80 Gew.-%, verwendet werden kann. In der Regel werden die
Ausgangsstoffe jedoch direkt ohne Zusatz von Lösungsmitteln
umgesetzt.
Zu den im Rahmen der Erfindung einsetzbaren Katalysatoren
gehören grundsätzlich die dem Fachmann geläufigen
Molekularsiebe, die jedoch in bestimmter Weise für die
Reaktion gemäß der Erfindung modifiziert werden.
Molekularsiebe umfassen dabei zeolithische und nicht
zeolithische Typen.
Bevorzugte Katalysatoren des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind nicht-acide Zeolithe des Pentasiltyps. Weitere
Katalysatoren für das erfindungsgemäße Verfahren sind
nicht-zeolithische Molekularsiebe, die ähnlich große
Porenöffnungen wie die der Pentasilzeolithe aufweisen.
Solche Molekularsiebe können beispielsweise Phosphate,
insbesondere Aluminiumphosphate,
Siliciumaluminiumphosphate, Siliciumeisenaluminiumphosphate
und Cobaltaluminiumphosphate sein (Pure and Applied Chem.
58 (1986) 1351 und Proc. 7th IZC, Tokyo, Kodansha and
Elsevier (1986) 103).
Zeolithe sind kristalline mikroporöse Aluminosilikate, die
eine hochgeordnete Struktur mit einem starren
dreidimensionalen Netzwerk von SiO₄- und AlO₄-Tetraedern
besitzen, die durch gemeinsame Sauerstoffatome verbunden
sind. Das Verhältnis der Si- und Al-Atome zu Sauerstoff
beträgt 1 : 2. Die Elektrovalenz der Aluminium enthaltenden
Tetraeder ist durch Einschluß von Kationen in den Kristall,
z. B. eines Alkali- oder Wasserstoffions, ausgeglichen. Ein
Kationenaustausch ist möglich, die Räume zwischen den
Tetraedern sind vor der Dehydratation durch Trocknen bzw.
Calcinieren von Wassermolekülen besetzt. Die Zeolithe
können auch anstelle des Aluminiums andere dreiwertige
Elemente wie z. B. B, Ga, Fe, Cr und anstelle des Siliciums
andere vierwertige Elemente wie z. B. Ge enthalten.
Diese Zeolithe können unterschiedliche chemische
Zusammensetzungen aufweisen. Es handelt sich hierbei um
Alumino-, Boro-, Eisen-, Gallium-, Chrom, Arsen- und
Bismutsilikatzeolithe oder deren Gemische sowie Alumino-,
Boro-, Gallium-, Beryllium-, Antimon- und
Eisengermanatzeolithe oder deren Gemische. Besonders
bevorzugt sind Alumino-, Boro- und Eisensilikatzeolithe des
Pentasiltyps, sowie die in DE-OS 30 06 471, EP 34 727 und
EP 46 504 beschriebenen isotaktischen Zeolithe.
Der Aluminosilikatzeolith kann z. B. aus einer
Aluminiumverbindung, vorzugsweise Al (OH)₃ oder Al₂ (SO₄)₃,
und einer Siliciumkomponente, vorzugsweise hochdispersem
Siliciumdioxid in wäßriger Aminlösung, insbesondere 1,6-
Hexandiamin- oder 1,3-Propandiamin- oder
Triethylentetramin-Lösung mit und ohne Alkali- oder
Erdalkalizusatz bei 100 bis 200°C unter autogenem Druck
hergestellt werden. Die so erhaltenen Aluminosilikate
enthalten je nach Wahl der Einsatzstoffmengen ein
SiO₂/Al₂O₃-Verhältnis von 10 bis 40 000. Die Alumino
silikatzeolithe lassen sich auch in etherischem Medium wie
z. B. Diethylenglykoldimethylether bzw. 1,4-Butandiol oder
in Wasser herstellen.
Der Borosilikatzeolith kann z. B. bei 90 bis 200°C unter
autogenem Druck synthetisiert werden, indem man eine
Borverbindung, z. B. H₃BO₃, mit einer Siliciumverbindung,
vorzugsweise hochdispersem Siliciumdioxid, in wäßriger
Aminlösung, insbesondere in 1,6-Hexandiamin- oder 1,3-
Propandiamin- oder Triethylentetramin-Lösung mit und
insbesondere ohne Alkali- oder Erdalkalizusatz zur Reaktion
bringt. Man kann bei dieser Reaktion anstelle einer
wäßrigen Aminlösung eine etherische Lösung, z. B. mit
Diethylenglykoldimethylether, oder eine alkoholische
Lösung, z. B. mit 1,6-Hexandiol, als Lösungsmittel
verwenden.
Den Eisensilikatzeolith erhält man z. B. aus einer
Eisenverbindung, vorzugsweise Fe₂(SO₄)₃ und einer
Siliciumverbindung, vorzugsweise auch hochdispersem
Siliciumdioxid, in wäßriger Aminlösung, insbesondere 1,6-
Hexandiamin, mit und ohne Alkali- oder Erdalkalizusatz bei
100 bis 200°C unter autogenem Druck.
Als Aluminiumphosphat-Katalysatoren werden für das
erfindungsgemäße Verfahren insbesondere unter
hydrothermalen Bedingungen synthetisierte
Aluminiumphosphate eingesetzt.
Die unter hydrothermalen Bedingungen hergestellten
Aluminiumphosphate sind z. B. AlPO-11, AlPO-31 und AlPO-41.
Synthesen dieser Verbindungen sind in EP-A-132 708,
US 4 310 440 und US 4 473 663 beschrieben.
Beispielsweise wird AlPO-11 synthetisiert, indem man
Orthophosphorsäure mit Pseudoboehmit in Wasser homogen
mischt, zu dieser Mischung Tetrapropylammoniumhydroxid gibt
und danach bei ca. 150°C 20 bis 60 h unter autogenem Druck
in einem Autoklaven umsetzt.
Als Siliciumaluminiumphosphat-Katalysatoren werden für das
erfindungsgemäße Verfahren insbesondere unter
hydrothermalen Bedingungen synthetisierte
Siliciumaluminiumphosphate eingesetzt.
Die unter hydrothermalen Bedingungen hergestellten
Siliciumaluminiumphosphate sind z. B. SAPO-11, SAPO-31 und
SAPO-41. Die Synthese dieser Verbindungen wird z. B. in
US 4 310 440, US 4 440 871, US 4 544 143, US 4 567 029,
US 4 500 651, EP 103 117, EP 161 488, EP 161 489,
EP 161 490, EP 161 491, EP 158 348, EP 158 975, EP 158 976,
EP 159 624 und EP 158 350 beschrieben.
SAPO′s werden hergestellt durch Kristallisation aus
wäßriger Mischung bei 100 bis 250°C und autogenem Druck
während einer Dauer von 2 h bis 2 Wochen, wobei die
Reaktionsmischung aus einer Silicium-, Aluminium- und
Phosphorkomponente in wäßrigen aminoorganischen Lösungen
umgesetzt wird.
SAPO-11 beispielsweise wird durch Mischen einer wäßrigen
Lösung aus Di-n-propylamin und Orthophosphorsäure mit einer
wäßrigen Suspension aus Pseudoboehmit und kolloidalem SiO₂
und anschließender Umsetzung bei 150 bis 200°C während 20
bis 200 h unter autogenem Druck in einem Standautoklaven
erhalten.
Die so hergestellten Molekularsiebe können nach ihrer
Isolierung, Trocknung bei 100 bis 160°C, vorzugsweise
110°C, und Calcinierung bei 450 bis 600°C, vorzugsweise
550°C, mit einem Bindemittel im Verhältnis 90 : 10 bis 40 : 60
Gew.-% zu Strängen oder Tabletten verformt werden. Als
Bindemittel eignen -sich diverse Aluminiumoxide, bevorzugt
Boehmit, amorphe Aluminosilikate mit einem SiO₂/Al₂O₃-
Verhältnis von 25 : 75 bis 95 : 5, bevorzugt 75 : 25,
Siliciumdioxid, bevorzugt hochdisperses SiO₂, Gemische aus
hochdispersem SiO₂ und hochdispersem Al₂O₃, hochdisperses
TiO₂ sowie Ton. Nach der Verformung werden die Extrudate
oder Preßlinge bei 110°C/16 h getrocknet und bei 550°C/6 h
calciniert.
Besonders vorteilhaft lassen sich solche Katalysatoren
dadurch herstellen, daß man das isolierte Molekularsieb
direkt nach der Trocknung verformt und erstmals nach der
Verformung einer Calcinierung unterwirft. Die
Molekularsiebe können aber auch in reiner Form, ohne
Binder, als Stränge oder Tabletten eingesetzt werden. Diese
Verformung erfolgt unter Zusatz von Verstrangungs- oder
Peptisierungshilfsmitteln, wie z. B. Methylcellulose,
Hexaethylcellulose) Kartoffelstärke, Ameisensäue,
Essigsäure, Oxalsäure, Salpetersäure, Ammoniak, Amin,
Silikoester, Graphit oder deren Gemische. Aus dem zu
Strängen verformten Zeolith kann man durch Mahlen und
Sieben die gewünschte Katalysatorpartikelgröße erhalten.
Für den Einsatz in Wirbelbetten eignen sich Teilchengrößen
zwischen 0.1 und 0.6 mm, in Festbetten werden
Teilchengrößen zwischen 1 bis 5 mm verwendet, in
Flüssigphasen-Batchreaktoren werden bevorzugt Pulver
eingesetzt.
Liegt das Molekularsieb aufgrund seiner Herstellung nicht
in der neutralen Na-Form, sondern in der aciden H-Form vor,
so kann diese durch Ionenaustausch mit Na-Ionen und
anschließende Calcinierung vollständig oder teilweise in
die gewünschte Na-Form überführt werden.
Das Molekularsieb in nicht-acider Form, also neutraler oder
sogenannter Na-Form, allein ist für die erfindungsgemäße
Umsetzung nicht aktiv. Man muß an das Molekularsieb in Na-
Form zur Erhöhung der Aktivität unterschiedliche
Modifizierungen vornehmen. Eine erfindungsgemäß geeignete
Modifizierung besteht z. B. darin, das Molekularsieb mit
Edelmetallen und/oder Seltenerdmetallen zu datieren.
Bevorzugt werden hierfür Edelmetalle wie Pd, Ru, Rh und Pt
und/oder Seltenerdmetallen wie Ce, Pr und La verwendet. Die
Molekularsiebe können damit imprägniert werden und/oder die
Dotierung kann durch Austausch von Ionen vorgenommen
werden.
Praktisch stellt man solche modifizierten Kontakte z. B. so
her, daß man das verformte Molekularsieb in einem Steigrohr
vorlegt und bei 20 bis 100°C z. B. eine wäßrige oder
ammoniakalische Lösung eines Halogenids oder eines Nitrats
der voranbeschriebenen Metalle darüberleitet. Ein
derartiger Ionenaustausch kann z. B. an der Alkali-,
Wasserstoff- und Ammoniumform des Molekularsiebs
vorgenommen werden. Man kann die Metallaufbringung auf das
Molekularsieb z. B. auch so vornehmen, daß man das Material
z. B. mit einem Halogenid, einem Nitrat oder einem Oxid der
voranbeschriebenen Metalle in wäßriger, alkoholischer oder
ammoniakalischer Lösung imprägniert. Sowohl an einen
Ionenaustausch als auch an eine Imprägnierung schließt sich
bevorzugt eine Trocknung und wahlweise eine abermalige
Calcinierung an. Diese Vorgänge können mit Vorteil mehrfach
wiederholt werden.
Im einzelnen verfährt man z. B. so, daß man Cernitrat
Ce(NO₂)₃·6H₂O in Wasser löst. Mit dieser Lösung wird das mit
oder ohne Bindemittel verstrangte Molekularsieb eine
gewisse Zeit, ca. 30 min, getränkt. Die überstehende Lösung
wird am Rotationsverdampfer von Wasser befreit. Danach wird
das getränkte Molekularsieb bei ca. 110°C getrocknet und
bei ca. 550°C calciniert. Dieser Tränkvorgang kann - wenn
nötig - mehrmals hintereinander durchgeführt werden, um den
gewünschten Metallgehalt einzustellen.
Auch ist es möglich, z. B. eine ammoniakalische Pd(NO₃)₂-
Lösung herzustellen und darin das reine pulverförmige
Molekularsieb bei 40 bis 100°C aufzuschlämmen. Nach
Abfiltrieren, Trocknen bei ca. 110°C und Calcinieren bei
ca. 550°C kann das so gewonnene Material mit und ohne
Bindemittel zu Strängen oder Pellets oder Wirbelgut
weiterverarbeitet werden.
Ein Ionenaustausch des in der Na-Form vorliegenden
Molekularsiebs kann so vorgenommen werden, daß man das
Molekularsieb in Strängen oder Pellets in einer Kolonne
vorlegt und darüber z. B. eine ammoniakalische Pd(NO₃)₂-
Lösung bei leicht erhöhter Temperatur zwischen 30 und 80°C
im Kreislauf 15 bis 24 h leitet. Danach wird mit Wasser
ausgewaschen, bei ca. 110°C getrocknet und bei ca. 550°C
calciniert.
Der Ionenaustausch mit Seltenerdmetallen kann mehrfach,
vorzugsweise dreimal, durchgeführt werden, um einen
möglichst vollständigen Ionenaustausch zu erhalten.
Günstigenfalls erfolgt im Anschluß an jeden Ionenaustausch
mit Seltenerdmetallen eine Trocknung, vorzugsweise bei
110°C/24 h und eine Calcinierung, bevorzugt bei 550°C/6 h
mit Luft.
Der Ionenaustausch mit Edelmetallen wird bevorzugt nur
einmal durchgeführt, da der Übergang in der Regel
quantitativ ist. Der Ionenaustausch mit einem Edelmetall
kann sowohl an dem reinen Material als auch an bereits mit
Seltenen Erden ausgetauschten Molekularsieben vorgenommen
werden.
Nach dem Trocknen bei 110°C erfolgt in der Regel die
Calcinierung des edelmetallhaltigen Katalysators bei 550°C
mit Luft oder vorzugsweise im reinen Sauerstoffstrom,
besonders bevorzugt im Sauerstoffstrom durch Anlegen einer
langsamen Temperaturrampe von RT auf ca. 500°C und
anschließendem Halten auf dieser Temperatur.
Edelmetallhaltige Katalysatoren können nach der
Calcinierung im Wasserstoffstrom reduziert werden. Die
Reduktion erfolgt für 0.5 bis 30 h, vorzugsweise 1 bis
20 h, besonders vorteilhaft für 2 bis 6 h bei Temperaturen
zwischen 150 und 400°C, vorzugsweise 250 bis 350°C.
Besonders vorteilhaft ist eine schonende Reduktion im
Wasserstoffstrom durch langsame Erhöhung der
Reduktionstemperatur von RT auf ca. 250°C und
anschließendem Halten auf dieser Temperatur. Damit kann der
übermäßige Eintrag von Protonen in das Molekularsieb
verhindert werden und die Edelmetalldispersion erhöht
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in der Flüssigphase im
Batch-Betrieb im Rührkessel, in der Gasphase kontinuierlich
in einer Festbettapparatur oder in einer Wirbelschicht
durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist das
technisch einfach zu handhabende Verfahren in einer
Festbettapparatur. Der Katalysator kann dabei in der
Apparatur calciniert und reduziert werden.
Die Umsetzung der Ausgangsstoffe erfolgt in der
Flüssigphase bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und
250°C und vorteilhaft in der Gasphase bei Temperaturen
zwischen 100 und 500°C, vorzugsweise 200 bis 300°C.
Das Verfahren kann in Gegenwart eines Trägergases
durchgeführt werden. Durch die Zugabe von Wasserstoff oder
Wasserdampf zu einem inerten Trägergas, z. B. Stickstoff,
kann die Produktzusammensetzung und die Standzeit des
Katalysators beeinflußt werden. Eine hohe Metalldispersion
sollte durch die Zugabe von Wasserstoff erhalten bleiben,
zudem werden die kohlenstoffhaltigen Ablagerungen und die
damit einhergehende Desaktivierung weitestgehend vermieden.
Der Anteil von Wasserstoff im Trägergas kann zwischen 0 bis
100 Vol.-%, bevorzugt zwischen 20 und 80 Vol.-% liegen. Eine zu
hohe Wasserstoffzugabe führt zu einem erhöhten Anteil an
durchhydrierten, teilweise hydrierten oder nicht
dehydrierten Produkten wie Alk(en)ylcyclohexan oder -hexen
oder -hexadien.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich chemisch
leicht zugängliche Verbindungen wie Vinylcyclohexen, das
z. B. durch Dimerisierung von Butadien entsteht, oder viele
nachwachsende Rohstoffe wie α-Limonen, das in
Zitrusschalenölen enthalten ist und als Abfallstoff in der
Zitrusfruchtverarbeitung anfällt, oder α-Pinen, 1,8-Cineol
und Terpentinöle, die in Nadelhölzern vorkommen und als
Nebenprodukte in der Papierherstellung abfallen, in
wichtige Zwischenprodukte überführen. Beispielsweise kann
isomerenfreies p-Cymol analog dem Hock-Cumol-Prozeß
selektiv zu isomerenfreiem p-Kresol oxidiert werden, die
aufwendige Trennung der Isomeren nach herkömmlichen
Verfahren entfällt. Durch Dehydrierung von Ethylbenzol ist
Styrol zugänglich, das z. B. für die Synthese von Polystyrol
dient.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren
Veranschaulichung des Gegenstands der Erfindung.
Das Vergleichsbeispiel 7 zeigt den Nachteil einer
Arbeitsweise nach dem Stand der Technik ohne
Wasserstoffzugabe zum Trägergas, das Beispiel 9 zeigt
gegenüber dem Vergleichsbeispiel 10 den Vorteil eines
nicht-aciden Katalysators gegenüber einem aciden
Katalysator nach dem Stand der Technik auf.
Die Reaktion wurde wie folgt durchgeführt:
Die Edukte α-Limonen und Terpentinöl wurden in einer kontinuierlich betriebenen Festbettapparatur umgesetzt. Der Reaktordurchmesser betrug 6 mm, die eingesetzte Katalysatorpartikelgröße 1.0 bis 1.6 mm. Der Trägergasstrom wurde auf 4 Nl/h eingestellt, die eingesetzte Katalysatormenge betrug 3 g Trockengewicht. Der Eduktstrom wurde auf 5 ml/h eingestellt. Die Reaktion wurde unter isothermen Bedingungen bei Temperaturen von 200-300°C in der Gasphase durchgeführt. Die Produktzusammensetzung wurde mittels GC-MS analysiert, die quantitative Bestimmung erfolgte gaschromatographisch. Die Kristallinität der eingesetzten Zeolithe wurde mittels Röntgendiffraktometrie, die mittlere Partikelgröße mit SEM (scanning electron microscopy) überprüft. Die Zusammensetzung und Vorbehandlung der eingesetzten Katalysatoren, sowie die Reaktionsparameter sind den folgenden Beschreibungen und Tabellen zu entnehmen. Der Cergehalt der Zeolithe wurde mittels RFA (Röntgenfluoreszenzspektroskopie), der Palladiumgehalt mittels AAS (Atomabsorptionsspektroskopie) bestimmt.
Die Edukte α-Limonen und Terpentinöl wurden in einer kontinuierlich betriebenen Festbettapparatur umgesetzt. Der Reaktordurchmesser betrug 6 mm, die eingesetzte Katalysatorpartikelgröße 1.0 bis 1.6 mm. Der Trägergasstrom wurde auf 4 Nl/h eingestellt, die eingesetzte Katalysatormenge betrug 3 g Trockengewicht. Der Eduktstrom wurde auf 5 ml/h eingestellt. Die Reaktion wurde unter isothermen Bedingungen bei Temperaturen von 200-300°C in der Gasphase durchgeführt. Die Produktzusammensetzung wurde mittels GC-MS analysiert, die quantitative Bestimmung erfolgte gaschromatographisch. Die Kristallinität der eingesetzten Zeolithe wurde mittels Röntgendiffraktometrie, die mittlere Partikelgröße mit SEM (scanning electron microscopy) überprüft. Die Zusammensetzung und Vorbehandlung der eingesetzten Katalysatoren, sowie die Reaktionsparameter sind den folgenden Beschreibungen und Tabellen zu entnehmen. Der Cergehalt der Zeolithe wurde mittels RFA (Röntgenfluoreszenzspektroskopie), der Palladiumgehalt mittels AAS (Atomabsorptionsspektroskopie) bestimmt.
Ein kommerziell erhältlicher Pentasil-Aluminosilikatzeolith
der Firma VAW aluminium AG mit der Bezeichnung AlSi-PENTA
SN-55 in Na-Form wurde eingesetzt. Das molare SiO₂/Al₂O₃-
Verhältnis wird mit 46 bis 55 angegeben. Die Kristallgrößen
liegen im Bereich von 3 bis 5 µm, die mittlere
Agglomeratgröße ist kleiner 15 µm. Der
Aluminosilikatzeolith wurde mit einem
Verstrangungshilfsmittel zu Strängen mit einem Durchmesser
von 2 nun verformt, bei 110°C/24 h getrocknet und bei
550°C/6 h mit Luft calciniert. Der Zeolith wurde
anschließend mit Cer und Palladium ausgetauscht. Zunächst
wurde eine 0.1 molare Cernitratlösung bei 80°C/24 h über
den Zeolithen geleitet. Der Zeolith wurde anschließend
gewaschen, bei 110°C/24 h getrocknet und bei 550°C/6 h mit
auf t calciniert. Dieser Vorgang wurde dreimal durchgeführt,
um einen möglichst hohen Cereintrag in den Zeolithen zu
gewährleisten. Der Cergehalt ergab sich über 2.5 Gew.-% nach
dem ersten Austausch, 3.0 Gew.-% nach dem zweiten Austausch
zu 3.3 Gew.-% nach dem dritten Austausch. An dem mit Cer
ausgetauschten Zeolithen wurde anschließend ein
Palladiumaustausch vorgenommen. Dazu wurde zunächst eine
wäßrige Pd [NH₃)₄(NO₃)₂-Lösung hergestellt. Die Darstellung
der Pd[NH₂]₄(NO₃)₂-Lösung erfolgte aus 4.6 g Pd(NO₃)₂·2H₂O,
40 g H₂O und 210 g wäßrige NH₂-Lösung (25 Gew.-%).
Pd(NO₃)₂·2H₂O wurde in Wasser gelöst und im Rundkolben mit
Rückflußkühler auf 50°C erwärmt. Vorsichtig wurde Ammoniak
hinzugegeben. Es entstand ein dunkelbraune Suspension, die
auf 80°C erhitzt wurde. Die Suspension wurde solange auf
80°C gehalten, bis eine klare, gelbliche Lösung entstanden
war. Die Lösung wurde abfiltriert. Der Pd-Gehalt betrug
9 mg Pd/mg Lösung. Die für einen 0.75 Gew.-%igen Pd-Austausch
benötigte Menge der Lösung wurde abgenommen und mit Wasser
verdünnt. Diese Lösung wurde bei 80°C/24 h über den
Zeolithen geleitet. Pd wurde vollständig von dem Zeolithen
aufgenommen, es konnte kein Pd in der Restlösung
festgestellt werden. Der Zeolith wurde anschließend
gewaschen, bei 110°C/24 h getrocknet, mit Luft bei
550°C/6 h calciniert und im Wasserstoffstrom bei 300°C/4 h
reduziert.
Das Material von Katalysator A wurde nach dem Ce-Austausch
mit 1 Gew.-% Pd ionenausgetauscht. Nach dem Pd-Austausch
wurde der Katalysator wie folgt getrocknet, calciniert und
reduziert:
Die Trocknung erfolgte bei 110°C/24 h mit Luft. Die Calcinierung erfolgte im Sauerstoffstrom durch Anlegen einer langsamen Temperaturrampe von 0.5 K/min von Raumtemperatur auf 500°C und zweistündigem Halten der Temperatur auf 500°C. Danach wurde der Katalysator bei der gleichen Temperatur mit Stickstoff 20 min gespült und dann im Stickstoffstrom auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Reduktion erfolgte im Wasserstoffstrom durch langsame Erhöhung der Reduktionstemperatur mit einer Temperaturrampe von 8 K/min von RT bis 230°C und dann mit einer Temperaturrampe von 1 K/min von 230°C bis 250°C und anschließendem Halten der Temperatur auf 250°C für 20 min. Der Katalysator wurde dann mit dem verwendeten Trägergas auf Reaktionstemperatur gebracht und im Katalyseversuch eingesetzt.
Die Trocknung erfolgte bei 110°C/24 h mit Luft. Die Calcinierung erfolgte im Sauerstoffstrom durch Anlegen einer langsamen Temperaturrampe von 0.5 K/min von Raumtemperatur auf 500°C und zweistündigem Halten der Temperatur auf 500°C. Danach wurde der Katalysator bei der gleichen Temperatur mit Stickstoff 20 min gespült und dann im Stickstoffstrom auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Reduktion erfolgte im Wasserstoffstrom durch langsame Erhöhung der Reduktionstemperatur mit einer Temperaturrampe von 8 K/min von RT bis 230°C und dann mit einer Temperaturrampe von 1 K/min von 230°C bis 250°C und anschließendem Halten der Temperatur auf 250°C für 20 min. Der Katalysator wurde dann mit dem verwendeten Trägergas auf Reaktionstemperatur gebracht und im Katalyseversuch eingesetzt.
Das Ausgangsmaterial von Katalysator A wurde nur mit
1.0 Gew.-% Pd ionenausgetauscht (kein Ce-Austausch) und wie
Katalysator A getrocknet, calciniert und reduziert.
Ein kommerziell erhältlicher Pentasil-Aluminosilikatzeolith
der Firma VAW aluminium AG mit der Bezeichnung AlSi-PENTA®
SH-55 in H-Form. Das molare SiO₂/Al₂O₂-Verhältnis wird mit
46 bis 55 angegeben. Die Kristallgrößen liegen im Bereich
von 3 bis 5 µm, die mittlere Agglomeratgröße ist kleiner
15 µm. Der Katalysator wurde wie Katalysator A verformt,
getrocknet und calciniert und nur mit 1 Gew.-% Pd (kein Ce-
Austausch) ionenausgetauscht. Nach dem Ionenaustausch wurde
der Katalysator wie Katalysator A getrocknet, calciniert
und reduziert.
Die Beispiele 1-5 beschreiben den Vorteil der
Wasserstoffzugabe zum Trägergas und sind in der Tabelle 1
zusammengefaßt.
Die Nebenprodukte setzen sich aus den hydrierten Spezies 1-
Methyl-4-isopropyl-cyclohexan und 1-Methyl-4-isopropyl
cyclohexen sowie den Spaltprodukten Toluol und Propan
zusammen.
Die Tabelle 2 beschreibt das Langzeitverhalten von Beispiel
5 über einen Zeitraum von ca. 4 Wochen. Es ist zu erkennen,
daß selbst nach 4 Wochen Time-on-Stream (TOS) noch keine
Desaktivierung eingetreten ist.
Das Vergleichsbeispiel 7 zeigt auf, daß Zeolithe in der
Fahrweise ohne Wasserstoffzugabe sehr schnell desaktivieren
(Versuch PW148). Der Katalysator, das Edukt und die
Versuchsbedingungen waren wie in den Beispielen 1-5, jedoch
ohne Wasserstoffzugabe zum Trägergas.
Ein Langzeitversuch (PW323) mit Katalysator B und dem Edukt
Terpentinöl mit der Zusammensetzung [in Gew.-%]: α-Pinen 17%,
Camphen 7%, 1,4-Cineol 16%, α-Terpinen 7%, α-Limonen 24%,
1,8-Cineol 11%, γ-Terpinen 2%, p-Cymol 1%, Terpinolen 12%,
andere Terpene 2%. Der Trägergasstrom wurde auf 2 Nl/h H₂
und 2 Nl/h N₂, der Eduktstrom auf 5 ml/h und die Temperatur
auf 300°C eingestellt. Der Umsatz betrug zu jeder Zeit
100%, die Ausbeuten an p-Cymol beziehen sich nur auf die
organische Phase.
Es wurde Katalysator C für die Umsetzung von Terpentinöl
(Zusammensetzung siehe Beispiel 8) eingesetzt (Versuch PW
310). Der Trägergasstrom wurde auf 4 Nl/h N₂, der
Eduktstrom auf 5 ml/h und die Temperatur auf 250°C
eingestellt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5
zusammengefaßt. Im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 10,
in dem ein identisch ausgetauschter acider Katalysator nach
dem Stand der Technik eingesetzt wurde, ist zu erkennen,
daß sowohl die Ausbeute als auch die Standzeit eines nicht
aciden Katalysators gegenüber den Werten eines aciden
Katalysators erhöht sind.
Es wurde ein acider Vergleichskatalysator (Katalysator D)
gemäß dem Stand der Technik (Versuch PW309) für die
Umsetzung von Terpentinöl (Zusammensetzung siehe Beispiel
8) eingesetzt. Der Trägergasstrom wurde auf 4 Nl/h N₂, der
Eduktstrom auf 5, ml/h und die Temperatur auf 250°C
eingestellt. Aus der Tabelle 6 ist zu entnehmen, daß der
Katalysator im Zeitraum weniger Minuten bereits deutlich an
Aktivität verliert und nach wenigen Stunden nahezu völlig
desaktiviert ist.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung
ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung von Alkylbenzolen der
allgemeinen Formel I
worin R¹ bis R⁴ unabhängig voneinander gleich oder
verschieden Wasserstoff oder einen linearen oder
verzweigten C1-12-Alkylrest bedeuten, wobei zumindest
einer der Reste R¹ bis R⁴ jedoch nicht Wasserstoff ist,
durch Umsetzung von nicht aromatischen monocyclischen Kohlenwasserstoffen mit sechs Ringatomen oder solche Cyclen als einen von zwei Cyclen enthaltende bicyclische Verbindungen, in denen der zweite Cyclus gegebenenfalls ein oder mehrere Sauerstoffatome als Ringglieder aufweisen kann, wobei die genannten Mono- oder Bicyclen insgesamt mit bis zu vier Resten substituiert sein können, die unabhängig voneinander gleich oder verschieden C1-12-Alkyl, C1-10-Alkyliden und/oder C1-10-Alkenyl, jeweils linear oder verzweigt, sein können,
in Gegenwart eines Katalysators in der Gas- oder Flüssigphase, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Molekularsiebe einsetzt, die erhältlich sind, indem man in nicht-acider Form vorliegende Molekularsiebe durch Dotierung mit Edelmetallen und/oder Seltenerdmetallen modifiziert.
durch Umsetzung von nicht aromatischen monocyclischen Kohlenwasserstoffen mit sechs Ringatomen oder solche Cyclen als einen von zwei Cyclen enthaltende bicyclische Verbindungen, in denen der zweite Cyclus gegebenenfalls ein oder mehrere Sauerstoffatome als Ringglieder aufweisen kann, wobei die genannten Mono- oder Bicyclen insgesamt mit bis zu vier Resten substituiert sein können, die unabhängig voneinander gleich oder verschieden C1-12-Alkyl, C1-10-Alkyliden und/oder C1-10-Alkenyl, jeweils linear oder verzweigt, sein können,
in Gegenwart eines Katalysators in der Gas- oder Flüssigphase, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Molekularsiebe einsetzt, die erhältlich sind, indem man in nicht-acider Form vorliegende Molekularsiebe durch Dotierung mit Edelmetallen und/oder Seltenerdmetallen modifiziert.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man als Katalysatoren dotierte Molekularsiebe
einsetzt, die in neutraler Form vorliegen.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
2,
dadurch gekennzeichnet,
daß man als Katalysatoren Molekularsiebe einsetzt, die
mit Pd, Pt, Rh, Ru, Ce, Pr, und/oder La dotiert wurden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man als Katalysatoren Molekularsiebe einsetzt, die
zusätzlich nach der Modifizierung durch Edelmetalle
und/oder Seltenerdmetalle im Sauerstoffstrom calciniert
und im Wasserstoffstrom reduziert wurden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Umsetzung in der Gasphase zwischen 200 und
300°C durchführt.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß man zur Umsetzung in der Gasphase ein inertes
Trägergas verwendet, zu welchem Wasserstoff in Anteilen
von 20 bis 80 Vol.-% zugegeben wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Umsetzung in der Flüssigphase zwischen 30
und 200°C durchführt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Alkyl-, Alkyliden- oder Alkenylcyclohexenen, Alkyl- oder
Alkenylcyclohexadienen oder Gemische der
vorgenannten Verbindungen zu Alkylbenzolen dehydriert
werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet,
daß Cineole und/oder Terpentinöle, die Verbindungen mit
Sauerstoffatomen aufweisen, zu Alkylbenzolen
dehydratisiert werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet,
daß man Monoterpene der Summenformel C₁₀H₁₆ zu p-Cymol
umsetzt.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß man α-Limonen und/oder α-Pinen zu p-Cymol umsetzt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet,
daß man 1,4-Cineol und/oder 1,8-Cineol zu p-Cymol
umsetzt.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet,
daß man natürlich vorkommende Terpentinöle, die sich
aus Monoterpenen der Summenformel C₁₀H₁₆ und Cineolen
der Summenformel C₁₀H₁₈O zusammensetzen, zu p-Cymol
umsetzt.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet, daß man 4-
Vinylcyclohex-1-en zu Ethylbenzol umsetzt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19521222A DE19521222A1 (de) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Verfahren zur Herstellung von Alkylbenzolen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19521222A DE19521222A1 (de) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Verfahren zur Herstellung von Alkylbenzolen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19521222A1 true DE19521222A1 (de) | 1996-12-19 |
Family
ID=7764107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19521222A Withdrawn DE19521222A1 (de) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Verfahren zur Herstellung von Alkylbenzolen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19521222A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011006183A1 (en) | 2009-07-16 | 2011-01-20 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Cineole |
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1995
- 1995-06-14 DE DE19521222A patent/DE19521222A1/de not_active Withdrawn
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