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DE2430478A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING CYCLOALIPHATIC HYDROCARBONS - Google Patents

PROCESS FOR MANUFACTURING CYCLOALIPHATIC HYDROCARBONS

Info

Publication number
DE2430478A1
DE2430478A1 DE2430478A DE2430478A DE2430478A1 DE 2430478 A1 DE2430478 A1 DE 2430478A1 DE 2430478 A DE2430478 A DE 2430478A DE 2430478 A DE2430478 A DE 2430478A DE 2430478 A1 DE2430478 A1 DE 2430478A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
palladium
carrier
weight
lithium
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
DE2430478A
Other languages
German (de)
Inventor
Kurt Dr Halcour
Wulf Dr Schwerdtel
Wolfgang Dr Swodenk
Hermann Dr Thelen
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.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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 Bayer AG filed Critical Bayer AG
Priority to DE2430478A priority Critical patent/DE2430478A1/en
Priority to PL1975181484A priority patent/PL99226B1/en
Priority to JP50075803A priority patent/JPS5134126A/ja
Priority to RO7582619A priority patent/RO69178A/en
Priority to NL7507461A priority patent/NL7507461A/en
Priority to BE157617A priority patent/BE830568A/en
Priority to GB2671875A priority patent/GB1465258A/en
Priority to FR7519969A priority patent/FR2276280A1/en
Priority to HU75BA00003291A priority patent/HU172326B/en
Priority to CS754515A priority patent/CS187482B2/en
Publication of DE2430478A1 publication Critical patent/DE2430478A1/en
Priority to US05/788,868 priority patent/US4115462A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/58Platinum group metals with alkali- or alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C5/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation
    • C07C5/10Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of aromatic six-membered rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Bayer Aktiengesellschaft 2430478Bayer Aktiengesellschaft 2430478

Zentralbereich Patente, Marken und LizenzenCentral area of patents, trademarks and licenses

509 Leverkusen, Bayerwerk509 Leverkusen, Bayerwerk

Dz/CrDz / Cr

Verfahren zur Herstellung von cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen. Process for the production of cycloaliphatic hydrocarbons.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von oycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen durch katalytische Hydrierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen.The present invention relates to a process for the preparation of oycloaliphatic hydrocarbons by catalytic hydrogenation of aromatic hydrocarbons.

Es sind bereits Verfahren bekannt geworden, nach denen aromatische Kohlenwasserstoffe durch katalytische Hydrierung in die entsprechenden cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden können. Es ist beispielsweise bekannt, daß Benzol zu Cyclohexan, Toluol zu Methylcyclohexan, Xylole zu Dimethylcyclohexanen, Äthylbenzol zu Äthylcyclohexan, Isopropylbenzol zu Isopropylcyclohexan, Naphthalin zu Tetra·* und/oder Decahydronaphthalin, Methylnaphthalin zu Methyltetra- und/oder Methyldecahydronaphthalin hydriert werden können. Bei einigen dieser Verfahren wird die Hydrierung in flüssiger Phase durchgeführt, bei anderen wird in gasförmiger Phase hydriert. Es sind auch Kombinationen von Gas- und Flüssigphase-Hydrierungen beschrieben worden.There are already known processes according to which aromatic Hydrocarbons by catalytic hydrogenation into the corresponding cycloaliphatic hydrocarbons can be converted. It is known, for example, that benzene converts to cyclohexane, toluene converts to methylcyclohexane, and xylenes to dimethylcyclohexanes, ethylbenzene to ethylcyclohexane, isopropylbenzene to isopropylcyclohexane, naphthalene to tetra * and / or decahydronaphthalene, methylnaphthalene can be hydrogenated to methyltetra- and / or methyldecahydronaphthalene. In some of these processes the hydrogenation is carried out in the liquid phase, in others it is carried out in the gaseous phase hydrogenated. There are also combinations of gas and liquid phase hydrogenations has been described.

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Alle bisher bekannt gewordenen Verfahren zur Hydrierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen sind jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet.All previously known processes for the hydrogenation of However, aromatic hydrocarbons have a number of disadvantages.

Soweit die Verfahren in der Gasphase durchgeführt werden, werden hinsichtlich der dadurch bedingten Nachteile in der Deutschen Patentschrift 1.184.756, die ein Verfahren zur katalytischen Hydrierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen zum Gegenstand hat, folgende Ausführungen gemacht:To the extent that the processes are carried out in the gas phase, the disadvantages in the German Patent 1,184,756, which describes a process for the catalytic hydrogenation of aromatic hydrocarbons has made the following statements:

"Die in der Gasphase durchgeführten Verfahren liefern praktisch nur einen geringen Ertrag pro Volumeneinheit der Reaktionszone, und zwar nicht nur aufgrund der geringen Dichte des behandelten Produktes, sondern auch wegen der Schwierigkeit, diese Zone wirksam zu kühlen. Das führt entweder zur Verwendung umfangreicher Apparaturen, die ziemlich große und kostspielige interne Abkühlungsleitungen enthalten, ohne jedoch örtlich Erwärmungen des Katalysators, die seine Wirksamkeit vermindern, vermeiden zu können; oder es führt zu einer zu starken Verdünnung der aromatischen Kohlenwasserstoffe, z.B. mit den entsprechenden Hydrierungsprodukten. Dadurch müssen für die Hydrierungsprodukte wieder Rückführungsanlagen vorgesehen werden, was bedeutet, daß die Einrichtung nur einen geringen Ertrag abwirft." (Deutsche Patentschrift 1.184.756, Spalte 1, Zeilen 26 bis 42)."The processes carried out in the gas phase provide practically only a low yield per unit volume of the reaction zone, not only because of the low density of the treated product, but also because of the difficulty to effectively cool this zone. This either leads to the use of large-scale equipment that is quite large and contain expensive internal cooling lines, but without to be able to avoid local heating of the catalyst, which reduces its effectiveness; or it leads to too strong Dilution of the aromatic hydrocarbons, e.g. with the corresponding hydrogenation products. This means that for the hydrogenation products are again provided for recirculation systems, which means that the facility is only minimal Yields. "(German Patent 1,184,756, column 1, lines 26 to 42).

Beispielsweise wird eine Gasphasenhydrierung zur Umwandlung von Benzol in Cyclohexan in Gegenwart von Nickel-Katalysatoren in der USA-Patentschrift 3.146.187 beschrieben, wobei das Benzol in verdünnter Form in zwei hintereinander angeordneten Reaktoren unter Rückführung von nicht-umgesetztem Einsatzprodukt hydriert wird. Die Durchführung dieses Verfahrens istFor example, gas phase hydrogenation is used to convert benzene to cyclohexane in the presence of nickel catalysts in U.S. Patent 3,146,187, the Benzene in dilute form in two reactors arranged one behind the other with recycling of unreacted feedstock is hydrogenated. The implementation of this procedure is

Le A 15 655 -2-Le A 15 655 -2-

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wegen des großen apparativen Aufwands und der vielfältigen Trenn- und RückfUhrvorgänge sowie wegen des Arbeitens unter erhöhtem Druck ausgesprochen schwierig.because of the large amount of equipment and the diverse Separation and return processes as well as extremely difficult because of working under increased pressure.

Nach dem Verfahren der USA-Patentschrift 3.070.640 werden aromatischen Kohlenwasserstoffe bei Drücken von 300 bis 600 p.s.i. (etwa 21 bis 42 bar) in Gegenwart von Platin, Nickel, Palladium, Rhodium, Eisen und/oder Ranney-Nickel, gegebenenfalls auf Trägern, als Katalysator hydriert, wobei zwei verschiedene Katalysatorsysteme nacheinander zur Anwendung gelangen, die sich durch ihren Metallgehalt unterscheiden. Die Reaktionsführung ist auch insofern nicht einheitlich, als zur Kontrolle der Reaktionstemperatur anfangs mit einer verdünnten Katalysatormasse, d.h. mit einem weniger aktiven Katalysator,und später mit aktiverem Katalysator gearbeitet wird (USA Patentschrift 3.070.640, Spalte 2, Zeilen 41 bis 54) Dieses Verfahren ist demnach in seiner Durchführung ebenfalls mit erheblichem Aufwand verbunden.According to the method of US Pat. No. 3,070,640, aromatic hydrocarbons are at pressures from 300 to 600 p.s.i. (about 21 to 42 bar) in the presence of platinum, nickel, palladium, rhodium, iron and / or Ranney nickel, if necessary on supports, hydrogenated as a catalyst, whereby two different catalyst systems are used one after the other, which differ in their metal content. The conduct of the reaction is also not uniform in that to control the reaction temperature initially with a dilute catalyst mass, i.e. with a less active one Catalyst, and later worked with a more active catalyst (USA patent 3,070,640, column 2, lines 41 to 54) This method is therefore also associated with considerable effort in its implementation.

Bei der Durchführung der Hydrierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen in flüssiger Phase liegt der Katalysator in suspendierter Form vor und muß infolgedessen kontinuierlich in die Reaktion eingeschleust und aus dem Reaktionsgefäß wieder ausgeschleust werden (DAS 1.116.218).When carrying out the hydrogenation of aromatic hydrocarbons In the liquid phase, the catalyst is in suspended form and must therefore be continuous introduced into the reaction and discharged from the reaction vessel again (DAS 1.116.218).

Die mit der Gasphase- und der Flüssigphase-Hydrierung aromatischer Kohlenwasserstoffe verbundenen Nachteile treten ebenfalls bei einer Kombination der ATbBItSWeISe7 in Gas- und Flüssigphase auf (Deutsche Patentschrift 1.1Θ4.756).The disadvantages associated with the gas phase and liquid phase hydrogenation of aromatic hydrocarbons also occur with a combination of ATbBITSWeISe 7 in gas and liquid phase (German patent specification 1.1.4.756).

Le A 15 655 -3-Le A 15 655 -3-

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Ein Verfahren zur Hydrierung von Bezolkohlenwasserstoffen in der Rieselphase wird in der DOS 1.443.888 beschrieben, wobei als Katalysatoren Edelmetalle, insbesondere Platin, Rhodium und Ruthenium verwendet werden, die auf Erdalkalicarbonaten und Sulfaten, Kieselsäure, Silikaten und Aluminiumoxid als Trägermaterial aufgebracht sind. Obwohl zur Durchführung dieses Verfahrens nur eine Reaktoreinheit erforderlich ist und dadurch ein erheblicher Vorteil gegenüber den übrigen Verfahren zur katalytischen Hydrierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen erzielt wird, ist das Verfahren der DOS 1.443.888 nicht befriedigend, da die Katalysatoren nach relativ kurzer Laufzeit ihre Aktivität verlieren und nicht regeneriert werden können. Unbefriedigende Laufzeiten sind auch bei den bisher bekannten Hydrierungen zu verzeichnen, die in flüssiger Phase durchgeführt werden und bei denen Katalysatoren vom Raney-Typ in suspendierter Form zum Einsatz gelangen (z.B. DAS 1.116.218).A process for the hydrogenation of Bezol hydrocarbons in the trickle phase is described in DOS 1.443.888, with Noble metals, in particular platinum, rhodium and ruthenium, are used as catalysts, which are based on alkaline earth carbonates and sulfates, silicic acid, silicates and aluminum oxide are applied as carrier material. Although to carry out this process only requires one reactor unit and thereby a considerable advantage over the other processes for the catalytic hydrogenation of aromatic hydrocarbons is achieved, the process of DOS 1.443.888 is not satisfactory, since the catalysts after a relatively short time Run time lose their activity and cannot be regenerated. Unsatisfactory runtimes are also with the so far to record known hydrogenations which are carried out in the liquid phase and in which catalysts of the Raney type be used in suspended form (e.g. DAS 1.116.218).

Schließlich ist ein weiterer erheblicher Nachteil aller bisher bekannt gewordenen katalytischen Verfahren zur Hydrierung aromatischer Kohlenwasserstoffe, daß sie unter erhöhtem Druck ausgeführt werden. Zusätzlich zu den genannten Patentschriften sei in diesem Zusammenhang noch auf die DAS 1.203.257 und die USA Patentschrift 3.432.565 hingewiesen.Finally, there is a further considerable disadvantage of all the catalytic processes for hydrogenation that have become known to date aromatic hydrocarbons that they are carried out under increased pressure. In addition to the patents mentioned In this context, reference should also be made to DAS 1.203.257 and the USA patent specification 3.432.565.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen durch Gasphasenhydrierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von fest angeordneten Palladium-Katalysatoren gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Palladiumkatalysatoren verwendet, die das Palladium aufgebracht auf einem Träger enthalten, der aus Aluminiumoxid besteht, das zu mindestens 20 %, be-There has now been a process for the preparation of cycloaliphatic hydrocarbons by gas phase hydrogenation of aromatic hydrocarbons found in the presence of fixed palladium catalysts, which is characterized is that one uses palladium catalysts which contain the palladium applied to a support, which consists of aluminum oxide, which is at least 20%,

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ο*ο *

zogen auf das Gewicht des Trägers, in Lithium-Aluminium-Spinell überführt worden ist, und daß man die Gasphasehydrierung praktisch drucklos durchführt.moved to the weight of the carrier, in lithium aluminum spinel has been transferred, and that the gas phase hydrogenation is carried out practically without pressure.

Den erfindungsgemäß als Träger zu verwendenden Spinell erhält man durch Umsetzung von Aluminiumoxid mit Verbindungen des Lithiums. Es ist vorteilhaft, wenn man zur Spinellherstellung von hochaktivem Aluminiumoxid in stückiger Form ausgeht, das eine spezifische Oberfläche von 200 bis 350 m /g aufweist. Es ist aber auch möglich, Aluminiumoxid-e mit niedrigerer spezifischer Oberfläche als Ausgangsmaterial zu verwenden. Als Aluminiumoxide können alle die Formen eingesetzt werden, die noch eine Saugfähigkeit aufweisen und beim Glühen in Gegenwart von Lithiumverbindungen Lithium-Aluminium-Spinelle bilden. Das stückige Aluminiumoxid, beispielsweise in Form von Würstchen, Pillen oder vorzugsweise in Kugelform in Abmessungen von 1 bis 10 mm,wird mit der Lösung einer Lithiumverbindung getränkt oder besprüht und anschließend getrocknet. Als Lithiumverbindungen können verwendet werden: Lithiumhydroxid, Lithiumsalze anorganischer Säuren, wie Lithiumnitrat und Lithiumchlorid, sowie Lithiumsalze organischer Säuren wie Lithiumformiat und Lithiumacetat.The spinel to be used as a carrier according to the invention is obtained by reacting aluminum oxide with compounds of lithium. It is beneficial when going to spinel production starts from highly active aluminum oxide in lump form, which has a specific surface area of 200 to 350 m / g. But it is also possible to use aluminum oxide with lower specific Surface to be used as the starting material. All the forms can be used as aluminum oxides still have absorbency and form lithium-aluminum spinels when annealed in the presence of lithium compounds. The lumpy aluminum oxide, for example in the form of sausages, pills or preferably in spherical form in dimensions of 1 to 10 mm, is soaked or sprayed with a solution of a lithium compound and then dried. As lithium compounds can be used: lithium hydroxide, lithium salts of inorganic acids such as lithium nitrate and Lithium chloride and lithium salts of organic acids such as lithium formate and lithium acetate.

Bei der Tränkung oder Besprühung mit Lithiumsalzen kann man diese vor Spinellbildung durch chemische Umwandlung oder durch Erhitzen in Lithiumhydroxid.oder Lithiumoxid überführen. Die Spinellbildung erfolgt bei 900 bis 13000C, wofür beispielsweise eine Zeit von 1 bis 6 Stunden erforderlich ist. Dabei werden Träger mit hoher mechanischer Festigkeit erhalten. Gegebenenfalls kann stöchiometrische Spinellbildung erreicht werden, wenn man die Tränkung oder Sprühung der Jeweiligen Lösung nach zwischengeschalteter Trocknung und eventueller Zersetzung oder Umwandlung der Lithiumverbindungen vornimmt. Dauer des Glühprozesses und Höhe der Glühtemperatur habenIn the case of impregnation or spraying with lithium salts, these can be converted into lithium hydroxide or lithium oxide before spinel formation by chemical conversion or by heating. The spinel formation is carried out at 900 to 1300 0 C, for which for example a time of 1 to 6 hours is required. Carriers with high mechanical strength are obtained in this way. If necessary, stoichiometric spinel formation can be achieved if the impregnation or spraying of the respective solution is carried out after intermediate drying and possible decomposition or conversion of the lithium compounds. The duration of the annealing process and the level of the annealing temperature

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einen Einfluß auf die spezifische Oberfläche und die Porendurchmesser der fertigen Träger. Als geeignet haben sich Katalysatorträger mit einem mittleren Porendurchmesser von 200 bis 800 & sowie spezifische Oberflächen nach BET von 20 bis 120 m /g erwiesen.an influence on the specific surface and the pore diameter the finished beam. Catalyst supports with an average pore diameter of 200 to 800 & as well as specific BET surfaces of 20 to 120 m / g have been proven.

Das Palladium kann auf den so hergestellten Träger in bekannter Weise aufgebracht werden. Beispielsweise wird das Palladium in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf den fertigen Katalysator, auf den Träger aufgebracht. Zu diesem Zweck tränkt oder besprüht man den Träger beispielsweise mit einer wäßrigen Palladiumsalzlösung. Für die Tränkung oder Besprühung sind alle handelsüblichen Palladiumverbindungen geeignet. Vor der Reduktion der Palladiumverbindungen zu metallischem Palladium können die Palladiumverbindungen zu Palladiumhydroxid oder Palladiumoxid umgewandelt werden. Die normalerweise nachfolgende Reduktion der Palladiumverbindungen zu Palladium kann beispielsweise mit Formaldehyd und Hydrazin in neutraler oder alkalischer Lösung oder mit Ameisensäure, Wasserstoff, Kohlenoxid oder Äthylen durchgeführt werden. Es können jedoch auch andere Reduktionsmethoden angewendet werden. Es ist zweckmäßig, vor Einsatz der so hergestellten Katalysatoren die von der Herstellung her enthaltenen Anionen mit destilliertem Wasser auszuwaschen.The palladium can be applied to the carrier produced in this way in a known manner. For example, the palladium in Quantities from 0.1 to 5% by weight, preferably 0.5 to 2% by weight, based on the finished catalyst, applied to the carrier. For this purpose, the carrier is soaked or sprayed for example with an aqueous palladium salt solution. All commercially available palladium compounds are suitable for impregnation or spraying suitable. Before the reduction of the palladium compounds to metallic palladium, the palladium compounds can converted to palladium hydroxide or palladium oxide. The normally subsequent reduction of the palladium compounds to palladium can be carried out, for example, with formaldehyde and hydrazine in neutral or alkaline solution or with formic acid, hydrogen, carbon oxide or ethylene will. However, other reduction methods can also be used. It is advisable to use the Catalysts wash the anions contained in the production process with distilled water.

Als Einsatzmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren sind beliebige aromatische Kohlenwasserstoffe geeignet. Beispielsweise können Kohlenwasserstoffe der Benzol- und Naphthalinreihe eingesetzt werden, die durch aliphatische Seitenketten substituiert sein können. Der aromatische Kern kann durch einen oder mehrere Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen substituiert sein. Geeignete Kohlenwasserstoffe für das erfindungsgemäße Verfahren sind beispielsweise Benzol, Toluol,Any aromatic hydrocarbons are suitable as starting material for the process according to the invention. For example hydrocarbons of the benzene and naphthalene series can be used, through aliphatic side chains can be substituted. The aromatic nucleus can be replaced by one or more alkyl radicals having 1 to 4 carbon atoms be substituted. Suitable hydrocarbons for the process according to the invention are, for example, benzene, toluene,

Le A 15 655 -6-Le A 15 655 -6-

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Äthylbenzol, n-Propylbenzol, Cumol, Xylole, Naphthalin, Methylnaphthalin und Äthylnaphthalin.Ethylbenzene, n-propylbenzene, cumene, xylenes, naphthalene, methylnaphthalene and ethyl naphthalene.

Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Temperaturen im Katalysatorbett von 200 bis 3500C durchgeführt. Es wird praktisch drucklos gearbeitet, da lediglich beim Durchleiten.des Hydriergutes durch den Reaktor der Staudruck des Katalysators zu überwinden ist.In general, the process according to the invention is carried out at temperatures of from 200 to 350 ° C. in the catalyst bed. There is practically no pressure, since the dynamic pressure of the catalyst only has to be overcome when the material to be hydrogenated is passed through the reactor.

Der zu hydrierende aromatische Kohlenwasserstoff kann vor oder im Reaktionsgefäß verdampft und auf die gewünschte Reaktionstemperatur gebracht werden. Es kann vorteilhaft sein, den zur Hydrierung vorgesehenen Kohlenwasserstoff nicht vollständig zu verdampfen und einen kleinen Anteil als Sumpfprodukt abzuziehen.The aromatic hydrocarbon to be hydrogenated can be vaporized in front of or in the reaction vessel and brought to the desired reaction temperature to be brought. It can be advantageous not to use all of the hydrocarbon intended for hydrogenation to evaporate and deduct a small portion as a bottom product.

Im allgemeinen gelangt das gasförmige^ Einsatzgemisch aus aromatischem Kohlenwasserstoff und Wasserstoff vorgeheizt, z.B. auf eine Temperatur von 140°C, von unten in einen Röhrenreaktor, in dem sich der erfindungsgemäße Katalysator befindet. Der Katalysator kann mit 100 bis 500 g, vorzugsweise 150 bis 200 g, aromatischem Kohlenwasserstoff pro Liter Katalysator und Stunde belastet werden. Der Wasserstoff wird in 5- bis 15-fachem molarem Überschuß, bezogen auf den aromatischen Kohlenwasserstoff, zugegeben. Die Wasserstoffzugabe kann an beliebigen Stellen des Reaktionssystems erfolgen. Vorzugsweise wird der Wasserstoff nach erfolgter Vorheizung des aromatischen Kohlenwasseustoffs, z.B. hinter dem Verdampfer, zugegeben. Der nicht umgesetzte Wasserstoff kann nach der Hydrierung ganz oder teilweise in den Strom des Einsatzwasserstoffs zurückgeführt werden.In general, the gaseous ^ feed mixture comes from aromatic Hydrocarbon and hydrogen preheated, e.g. to a temperature of 140 ° C, from below in a tubular reactor, in which the catalyst according to the invention is located. The catalyst can with 100 to 500 g, preferably 150 to 200 g of aromatic hydrocarbon per liter of catalyst and hour are loaded. The hydrogen is in 5- to A 15-fold molar excess, based on the aromatic hydrocarbon, was added. The hydrogen addition can take place anywhere in the reaction system. The hydrogen is preferably used after the aromatic hydrogen has been preheated Hydrocarbon, e.g. behind the evaporator, added. Of the After the hydrogenation, unconverted hydrogen can be wholly or partly recycled into the flow of the hydrogen used will.

Le A 15 655 -7-Le A 15 655 -7-

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Als Reaktionsgefäße kommen übliche Reaktoren in Betracht. Beispielsweise werden Reaktionsrohre mit einer Länge von 1 bis 6 m und. einer lichten Weite von 25 bis 75 mm verwendet, die von einem Kühlmantel umgeben sein können, durch den die Reaktionswärme abgeführt werden kann. Das am oberen Reaktorende austretende Reaktionsgemisch wird soweit abgekühlt, daß das hydrierte Produkt möglichst vollständig kondensiert wird. Im allgemeinen sind dazu Temperaturen von etwa 5-100C erforderlich.Conventional reactors can be used as reaction vessels. For example, reaction tubes with a length of 1 to 6 m and. a clear width of 25 to 75 mm, which can be surrounded by a cooling jacket through which the heat of reaction can be dissipated. The reaction mixture emerging at the upper end of the reactor is cooled to such an extent that the hydrogenated product is condensed as completely as possible. In general, temperatures of about 5-10 ° C. are required for this.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene cycloaliphatische Kohlenwasserstoff ist so rein, daß er ohne Zwischenreinigung direkt in Folgeprozesse eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann das aus Benzol erhaltene Cyclohexan unmittelbar in die Oxidation zu Cyclohexanon/Cyclohexanol eingesetzt werden.The cycloaliphatic obtained by the process according to the invention Hydrocarbons are so pure that they can be used directly in subsequent processes without intermediate cleaning. For example, the cyclohexane obtained from benzene can be used directly in the oxidation to cyclohexanone / cyclohexanol will.

Falls der nicht-umgesetzte Wasserstoff als Kreisgas zum Einsatz zurückgeführt wird und das Kreisgas inerte Gase, z.B. Methan,enthält, so ist es zweckmäßig, einen Teilstrom aus dem Kreisgas abzuziehen. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, um einen Gehalt des Einsatz-Wasserstoffgases von mindestens 85 Vol.-% zu erhalten.If the unreacted hydrogen is returned to use as cycle gas and the cycle gas is inert gases, e.g. Methane, it is expedient to withdraw a partial stream from the cycle gas. This may be necessary, for example in order to obtain a feed hydrogen gas content of at least 85% by volume.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber den bisher bekanntgewordenen katalytischen Verfahren zur Hydrierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen durch folgende Vorteile aus:The method according to the invention is distinguished from the hitherto known catalytic process for the hydrogenation of aromatic hydrocarbons due to the following advantages the end:

1. Zur Durchführung ist nur ein einziger Reaktor erforderlich1. Only a single reactor is required for implementation

2. Die Hydrierung kann drucklos durchgeführt werden2. The hydrogenation can be carried out without pressure

3. Eine Rückführung von nicht-rumgesetztem aromatischen Kohlenwasserstoff ist nicht erforderlich3. A recycle of unreacted aromatic hydrocarbon not necessary

4. Es wird mit einem einheitlichen Katalysatorsystem gearbeitet, das lange Laufzeiten, vollständige Umsätze und hohe Selektivitäten ermöglicht.4. A uniform catalyst system is used, which has long running times, complete conversions and high selectivities enables.

Le A 15 655 -Θ-Le A 15 655 -Θ-

509883/09S2509883 / 09S2

Beispiel 1 - Herstellung des KatalysatorsExample 1 - Preparation of the catalyst

2,86 1 kugelförmiges ^Aluminiumoxid mit 4 bis 6 mm Durchmesser und einer spezifischen Oberfläche von ca. 250 m /g wurden bei 300C mit einem Liter einer wäßrigen Lösung getränkt, in die nacheinander 296 g Ameisensäure und 233 g 54 %-ige wäßrige Lithiumhydroxidlösung gegeben worden waren. Das getränkte Aluminiumoxid wurde bei 1500C im Vakuum getrocknet, mit der gleichen Lösung nochmals getränkt und wieder bei 150°C im Vakuum getrocknet. Das so erhaltene Trägermaterial wurde anschließend 6 Stunden bei 10500C zum Spinell geglüht. Die Spinellbildung wurde durch eine Röntgenstrukturanalyse bestätigt. Der fertige Träger hatte eine spezifische Oberfläche von 25 m /g und eine mittlere Porenweite von 700 A. Nach Tränkung mit einer salzsauren Lösung von 82,7 g Palladium-Il-chlorid-hydrat und Reduktion mit alkalischem 20 %-igem Formalin, Auswaschen des Chlorids mit destilliertem Wasser und anschließendem Trocknen enthielt der fertige Katalysator 1,8 Gew.-% Palladium.2.86 1 spherical aluminum oxide with a diameter of 4 to 6 mm and a specific surface area of approx. 250 m / g were soaked at 30 ° C. with one liter of an aqueous solution in which 296 g of formic acid and 233 g of 54% strength were successively aqueous lithium hydroxide solution had been added. The impregnated alumina was dried at 150 0 C in vacuum, with the same solution again soaked again and dried at 150 ° C in vacuo. The carrier material obtained in this way was then calcined to spinel at 1050 ° C. for 6 hours. The spinel formation was confirmed by an X-ray structure analysis. The finished support had a specific surface area of 25 m 2 / g and an average pore size of 700 A. After impregnation with a hydrochloric acid solution of 82.7 g of palladium-II-chloride hydrate and reduction with alkaline 20% formalin, the Chloride with distilled water and subsequent drying, the finished catalyst contained 1.8% by weight of palladium.

Beispiel 2Example 2

2000 ml des 1,8 %-igen Palladium-Katalysators gemäß Beispiel 1 wurden in ein Reaktionsrohr von 50 mm lichter Weite und 1 m Länge gefüllt, das mit einem mit öl gefüllten Kühlmantel versehen war. Nach Behandeln des Katalysators mit Wasserstoff bei 150 bis 2000C über einen Zeitraum von etwa 24 Stunden wurde der Kühlmantel auf 110 bis 12O0C abgekühlt und sodann stündlich 400 ml dampfförmiges Benzol zusammen mit 600 1 Wasserstoff über den Katalysator geleitet. Die Reaktionswärme wird von dem Kühlmantel des Reaktionsrohres aufgenommen und abgeleitet. Es stellt sich eine deutliche Reaktionszone ein, die ein Temperaturmaximum bei etwa 240 bis 2500C hat. Das molare Verhältnis Benzol : Wasserstoff lag bei 1:6. 600 l/h2000 ml of the 1.8% strength palladium catalyst according to Example 1 were placed in a reaction tube with an internal width of 50 mm and a length of 1 m, which was provided with a cooling jacket filled with oil. After treating the catalyst with hydrogen at 150 to 200 0 C over a period of about 24 hours, the cooling jacket was cooled to 110 to 12O 0 C then each hour 400 ml of benzene vapor together with 600 1 of hydrogen passed over the catalyst. The heat of reaction is absorbed and dissipated by the cooling jacket of the reaction tube. This raises a significant reaction zone which has a temperature maximum at about 240 to 250 0 C. The molar ratio of benzene: hydrogen was 1: 6. 600 l / h

Le A 15 655 -9-Le A 15 655 -9-

509883/09 5 2509883/09 5 2

Wasserstoff wurden als Kreisgas geführt. Der Umsatz bezogen auf Benzol betrug 100 96. Die Selektivität war annähernd 100 was somit einer Ausbeute an Cyclohexan von ca. 100 % entspricht .Hydrogen were fed as cycle gas. The conversion, based on benzene, was 100–96. The selectivity was approximately 100, which thus corresponds to a yield of cyclohexane of approx. 100 % .

Das gewonnene Reaktionsprodukt enthielt 99,9 % Cyclohexan.The obtained reaction product contained 99.9 % cyclohexane.

Beispiel 3Example 3

Leitet man, wie unter Beispiel 2 beschrieben, stündlich 400 ml dampfförmiges Toluol zusammen mit 600 1 Wasserstoff über den Katalysator, so stellt sich ebenfalls eine deutliche Reaktionszone ein, die ein Temperaturmaximum bei etwa 230 240°C hat. Das molare Verhältnis Toluol : Wasserstoff lag bei 1 : 7; 600 l/h Wasserstoff wurden als Kreisgas geführt. Der Umsatz, bezogen auf Toluol, betrug 100 % bei einer Selektivität von annähernd 100 %, was somit einer Ausbeute an Methylcyclohexan von ca. 100 % entspricht.If, as described in Example 2, 400 ml of vaporous toluene per hour are passed over the catalyst together with 600 l of hydrogen, a clear reaction zone is also established, which has a temperature maximum of about 230-240.degree. The molar ratio of toluene: hydrogen was 1: 7; 600 l / h of hydrogen were fed as cycle gas. The conversion, based on toluene, was 100 % with a selectivity of approximately 100 %, which thus corresponds to a yield of methylcyclohexane of approx. 100 % .

Das gewonnene Reaktionsprodukt enthielt 99,9 % Methylcyclohexan .The reaction product obtained contained 99.9% methylcyclohexane .

Le A 15 655 -10-Le A 15 655 -10-

509883/0952509883/0952

Claims (8)

PatentansprücheClaims 1." Verfahren zur Herstellung von cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen durch Gasphasehydrierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von fest angeordneten Palladiumkatalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man Palladiumkatalysatoren verwendet, die das Palladium aufgebracht auf einem Träger enthalten, der aus Aluminiumoxid besteht, das zu mindestens 20 Grew.-%, bezogen auf das Gewicht des Trägers, in Lithium-Aluminium-Spine11 überführt wurde, und daß man die Gasphasehydrierung praktisch drucklos durchführt.1. "Process for the production of cycloaliphatic hydrocarbons by gas phase hydrogenation of aromatic hydrocarbons in the presence of fixed palladium catalysts, characterized in that palladium catalysts are used, which the palladium applied to a Contain carrier which consists of aluminum oxide, which is at least 20% by weight, based on the weight of the carrier, was converted into lithium-aluminum spine11, and that the Carries out gas phase hydrogenation practically without pressure. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß2. The method according to claim 1, characterized in that der Träger aus Aluminiumoxid besteht, das zu 80 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Trägers, in Lithium-Aluminium-Spinell überführt worden ist.the carrier consists of aluminum oxide, 80 to 100% by weight, based on the weight of the carrier, in lithium aluminum spinel has been convicted. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator 0,1 bis 5 Gew.-% Palladium, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, enthält.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the catalyst 0.1 to 5 wt .-%, based on palladium the total weight of the catalyst. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator 0,5 bis 2 Gew.-% Palladium, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, enthält.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the catalyst 0.5 to 2 wt .-%, based on palladium the total weight of the catalyst. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einen mittleren Porendurchmesser von 200 bis 800 Ä hat.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the carrier has an average pore diameter of 200 to 800 Å. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that daß < hat.that <has. daß der Träger eine spezifische Oberfläche von 20 bis 120 m /gthat the carrier has a specific surface area of 20 to 120 m / g Le A 15 655 -11-Le A 15 655 -11- 509883/0952509883/0952 7· Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen vi
Katalysatorbett, arbeitet.
7 · The method according to claim 1 to 6, characterized in that at temperatures vi
Catalyst bed works.
daß man bei Temperaturen von 100 bis 3000C, gemessen imthat at temperatures of 100 to 300 0 C, measured in
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die aromatischen Kohlenwasserstoffe in gasförmiger Form in aufsteigender Strömung durch das Katalysatorbett führt und in der Nähe des Gaseintritts in den Reaktor Temperaturen im Bereich von 200 bis 2500C und in der Nähe des Gasaustritts Temperaturen im Bereich von 100 bis 1500C, jeweils gemessen im Katalysatorbett, einstellt.8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that the aromatic hydrocarbons are passed in gaseous form in an ascending flow through the catalyst bed and in the vicinity of the gas inlet in the reactor temperatures in the range of 200 to 250 0 C and in the vicinity of the Gas outlet temperatures in the range from 100 to 150 0 C, each measured in the catalyst bed, sets. Le A 15 655 -12-Le A 15 655 -12- 509883/0 952509883/0 952
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