DE1004605B - Process for the hydrogenation of sulphurous benzene to cyclohexane - Google Patents

Process for the hydrogenation of sulphurous benzene to cyclohexane

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DE1004605B
DE1004605B DEB35751A DEB0035751A DE1004605B DE 1004605 B DE1004605 B DE 1004605B DE B35751 A DEB35751 A DE B35751A DE B0035751 A DEB0035751 A DE B0035751A DE 1004605 B DE1004605 B DE 1004605B
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Germany
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hydrogenation
benzene
sulfur
cyclohexane
hydrogen
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DEB35751A
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Dr Walter Simon
Dr Hans-Joachim Waldmann
Dr Hermann Suessenguth
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BASF SE
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • 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
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/12Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/14The ring being saturated

Description

Verfahren zur Hydrierung von schwefelhaltigem Benzol zu Cyclohexan Es ist bekannt, bei der spaltenden Druckhydrierung von Kohlen, Teeren, Erdölen oder deren Umwandlungsprodukten in Gegenwart schwefelunempfindlicher Katalysatoren mit besonderem Vorteil schwefelhaltige Hydriergase zu verwenden, indem man den aus den Ausgangsstoffen gebildeten Schwefelwasserstoff im Kreislaufgas läßt und bzw. oder dem Hydriergas zusätzlich noch Schwefelverbindungen zwecks Umsetzung zu Schwefel wasserstoff zugibt, da durch eine hohe Konzentration an Schwefelwasserstoff die Hydrierwirkung der schwefelunempfindlichen Katalysatoren erhöht wird. Bei der Hydrierung des Benzols zu Cyclohexan hat sich dagegen gezeigt, daß bei Anwendung von hohen Schwefelwasserstoffkonzentrationen im Hydriergas eine teilweise Isomerisierung des Cyclohexans an Methylcyclopentan eintritt, wodurch die Reinheit des gebildeten Cyclohexans herabgesetzt wird. Process for the hydrogenation of sulfur-containing benzene to cyclohexane It is known in the splitting pressure hydrogenation of coal, tars, or petroleum their conversion products in the presence of sulfur-insensitive catalysts It is particularly advantageous to use sulfur-containing hydrogenation gases by using the from the Hydrogen sulfide formed from the starting materials in the cycle gas can and / or the hydrogenation gas in addition to sulfur compounds for the purpose of conversion to sulfur adding hydrogen, as the high concentration of hydrogen sulfide causes the The hydrogenation effect of the sulfur-insensitive catalysts is increased. In the case of hydrogenation of benzene to cyclohexane, however, has been shown that when using high Hydrogen sulfide concentrations in the hydrogenation gas cause partial isomerization of the Cyclohexane enters methylcyclopentane, reducing the purity of the cyclohexane formed is reduced.

Auf Grund dieses geschilderten Standes der Technik, wonach bekannt war, daß die Aktivität von schwefelfesten Hydrierungskatalysatoren durch Steigerung des Schwefelgehaltes im Hydriergas erhöht werden kann, konnte nicht ohne weiteres erwartet werden, daß bei der Hydrierung des Benzols zu Cyclohexan durch die Senkung des Schwefelgehaltes im Hydriergas einerseits die unerwünschte Isomerisierung des Benzols zu Methylcyclopentan vermieden wird, gleichzeitig aber die Aktivität der Hydrierungskatalysatoren erhalten bleibt, denn die Verhältnisse bei der spaltenden Druckhydrierung von Kohlen, Teeren, Erdölen oder deren Umwandlungsprodukten können in chemischer Hinsicht nicht ohne weiteres mit der Hydrierung von Benzol zu Cyclohexan verglichen werden, bei der es sich lediglich um eine Wasserstoffaufnahme unter Ausbildung einer cycloaliphatischen Verbindung handelt, nicht aber um Molekülspaltungen unter Absättigung von freien Bindungen durch Wasserstoff. On the basis of the described prior art, which is known was that the activity of sulfur-solid hydrogenation catalysts by increasing the sulfur content in the hydrogenation gas could not be increased easily expected that in the hydrogenation of benzene to cyclohexane by the lowering the sulfur content in the hydrogenation gas, on the one hand, the undesired isomerization of the Benzene to methylcyclopentane is avoided, but at the same time the activity of the Hydrogenation catalysts are retained, because the ratios in the cleavage Pressure hydrogenation of carbons, tars, petroleum or their conversion products can From a chemical point of view, this is not readily associated with the hydrogenation of benzene to cyclohexane can be compared, in which it is only a hydrogen uptake with training a cycloaliphatic compound, but not molecular cleavage Saturation of free bonds by hydrogen.

Es wurde nun gefunden, daß man bei der Hydrierung von schwefelhaltigem Benzol zu Cyclohexan mit Wasserstoff im Kreislauf unter Druck bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von schwefelunempfindlichen Katalysatoren die geschilderten Nachteile vermeiden kann, wenn man ein Hydriergas anwendet, das weniger als 20 mg, zweckmäßig weniger als 10 mg Schwefel pro Nm3 enthält. Bei dieser Arbeitsweise erhält man ein reineres Produkt; außerdem kann man bei tieferer Temperatur arbeiten und die Durchsatzmenge des Ausgangsstoffes in der Zeiteinheit erhöhen. It has now been found that in the hydrogenation of sulfur-containing Benzene to cyclohexane with hydrogen in a circuit under pressure at elevated temperature the disadvantages outlined in the presence of sulfur-insensitive catalysts can be avoided if you use a hydrogenation gas that is less than 20 mg, expedient contains less than 10 mg sulfur per Nm3. In this way of working, you get a purer product; you can also work at a lower temperature and the throughput of the starting material in the unit of time.

Das als Ausgangsmaterial verwendete schwefelhaltige Benzol wird mit Wasserstoff unter einem Druck von 5 bis 500 at, insbesondere 50 bis 300 at, bei Temperaturen von 250 bis 400°, insbesondere 300 bis 400°, in Gegenwart von Oxyden, Sulfiden, Halogeniden, Phosphaten der Metalle der V. bis VIII. Gruppe, z. B. von Molybdän, Wolfram, Chrom, Uran, Kobalt, Nickel, Eisen oder Gemische dieser, hydriert. Mit Vorteil verwendet man die Oxyde oder Sulfide von Molybdän oder Wolfram zusammen mit Kobalt oder Nickel. Im allgemeinen wählt man eine Durchsatzmenge von 0,08 bis 0,5 kg je Liter Katalysator und Stunde. Das erhaltene Reaktionsprodukt wird abgekühlt und vom Hydriergas abgetrennt, das erneut verwendet werden kann. Durch Hydrierung der Schwefelverbindungen des Benzols reichert sich der Schwefel im Kreislaufgas an. Die Einstellung einer Schwefelwasserstoffkonzentration im Hydriergas auf weniger als 20 mg Schwefel im Nm3 wird durch Lauge- oder Alkazidwäsche des Kreislaufgases (vgl. Rompp, Chemielexikon, Bd. I, 1952, S. 36, rechte Spalte) erzielt. Mit Vorteil wählt man weniger als 5, insbesondere weniger als 2, z. B. weniger als 1 mg Schwefel im Nm3. The sulfur-containing benzene used as the starting material is used with Hydrogen under a pressure of 5 to 500 at, in particular 50 to 300 at, at Temperatures from 250 to 400 °, in particular 300 to 400 °, in the presence of oxides, Sulphides, halides, phosphates of the metals of groups V to VIII, e.g. B. from Molybdenum, tungsten, chromium, uranium, cobalt, nickel, iron or mixtures of these, hydrogenated. It is advantageous to use the oxides or sulfides of molybdenum or tungsten together with cobalt or nickel. In general, a throughput of 0.08 to 0.5 kg per liter of catalyst and hour. The reaction product obtained is cooled and separated from the hydrogenation gas, which can be reused. By hydrogenation of the sulfur compounds of benzene, the sulfur accumulates in the cycle gas at. The adjustment of a hydrogen sulfide concentration in the hydrogenation gas to less as 20 mg of sulfur in Nm3 is removed by washing the cycle gas with lye or alkazide (cf. Rompp, Chemielexikon, Vol. I, 1952, p. 36, right column). With advantage one chooses less than 5, in particular less than 2, z. B. less than 1 mg sulfur in Nm3.

Beispiel Durch einen Reaktionsofen mit einem Katalysatorraum von 1 Nm3, der mit stückigem Katalysator, bestehend aus 28 Gewichtsprozent Wolfram- und 40/, Nickelsulfid auf aktiver Tonerde, gefüllt ist, werden 200 kg Benzol mit 1200 Nm3 Wasserstoff je Stunde unter einem Druck von 300 at geleitet. Der nicht verbrauchte Wasserstoff wird - nach Ergänzung der verbrauchten Wasserstoffmenge - mit etwa 40 kg 1°/Oiger Natronlauge je Stunde gewaschen und enthält nach der Wäsche 1,6 mg Schwefel pro Nm3. Bei einer mittleren Reaktionstemperatur von 345" und einmaligem Durchgang erhält man etwa 210 kg Cyclohexan je Stunde mit einem Erstarrungspunkt von +5,2°. Als Verunreinigung sind 0,5 0/, nicht umgesetztes Benzol und daneben nur Spuren von Methylcyclopentan vorhanden. Example Through a reaction furnace with a catalyst space of 1 Nm3, which with lump catalyst consisting of 28 percent by weight of tungsten and 40 /, nickel sulfide on active clay, is filled with 200 kg of benzene 1200 Nm3 of hydrogen per hour passed under a pressure of 300 at. Not that Consumed hydrogen becomes - after supplementing the consumed amount of hydrogen - Washed with about 40 kg 1% sodium hydroxide solution per hour and contains after washing 1.6 mg sulfur per Nm3. At an average reaction temperature of 345 "and one time Passage gives about 210 kg of cyclohexane per hour with one freezing point of + 5.2 °. The impurity is 0.5%, unreacted benzene and next to it only traces of methylcyclopentane present.

Wird dagegen das Hydriergas nicht mit Lauge gewaschen, so daß der Schwefelgehalt etwa 30 mg pro Nm8 beträgt, so wird bei sonst gleichen Reaktionsbedingungen ein Cyclohexan mit einem Erstarrungspunkt unter 0° erhalten, das mehr als 3 Gewichtsprozent nicht umgesetztes Benzol enthält. Erhöht man die Reaktionstemperatur von 3450 auf etwa 370°, so steigt zwar der Erstarrungspunkt des Cyclohexans auf +3,9°, man erhält dann aber neben 0,5 O/o nicht umgesetztem Benzol bereits 0,6 01o Methylcyclopentan. If, on the other hand, the hydrogenation gas is not washed with lye, so that the Sulfur content is about 30 mg per Nm8, all other things being equal, the reaction conditions are the same a cyclohexane obtained with a freezing point below 0 °, which is more than 3 percent by weight not implemented Contains benzene. The reaction temperature is increased from 3450 to about 370 °, the freezing point of the cyclohexane rises + 3.9 °, but in addition to 0.5% of unconverted benzene, 0.6% is obtained Methylcyclopentane.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Hydrierung von schwefelhaltigem Benzol zu Cyclohexan mit Wasserstoff im Kreislauf unter einem Druck von 5 bis 300 at und bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von schwefelunempfindlichen Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Hydriergas verwendet, das weniger als 20 mg, zweckmäßig weniger als 10 mg Schwefel pro Nm3 enthält. PATENT CLAIM Process for the hydrogenation of sulphurous benzene to cyclohexane with hydrogen in the circuit under a pressure of 5 to 300 at and at increased Temperature in the presence of sulfur-insensitive catalysts, thereby characterized in that a hydrogenation gas is used which is less than 20 mg, expedient contains less than 10 mg sulfur per Nm3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 881 644; deutsche Patentanmeldung D 6189 IVcl12 0 (Patent 926 664). Documents considered: German Patent No. 881 644; German patent application D 6189 IVcl12 0 (patent 926 664).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1116218B (en) * 1957-02-15 1961-11-02 Inst Francais Du Petrol Process for the catalytic hydrogenation of pure, unsaturated, low-boiling aliphatic and cyclic hydrocarbons and their mixtures
DE1203257B (en) * 1960-01-25 1965-10-21 Universal Oil Prod Co Process for the hydrogenation of aromatic hydrocarbons

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DE881644C (en) * 1942-03-19 1953-07-02 Basf Ag Process for the production of gasoline, containing aromatic hydrocarbons
DE926664C (en) * 1937-03-11 1955-04-21 Degussa Process for the pressure hydrogenation of coals, tars, mineral oils or their distillation or conversion products

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