DE102005053232A1 - Verfahren zur Dealkylierung von Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dealkylierung von Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise Toluol oder andere ein- oder mehrfach Alkyl-substituierten Benzole oder höhere Aromaten, zu Benzol mit Hilfe von Wasserdampf in Gegenwart eines Katalysators, enthaltend einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger und Rhodium. DOLLAR A Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung den voranstehend genannten Katalysator.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dealklierung von Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise Toluol oder andere ein- oder mehrfach Alkyl-substitierten Benzole oder höhere Aromaten, zu Benzol mit Hilfe von Wasserdampf in Gegenwart eines Katalysators.
  • Zur Dealkylierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf sind zahlreiche Katalysatoren vorgeschlagen worden, welche einen porösen Träger und mindestens ein auf diesen Träger niedergeschlagenes Metall enthalten.
  • Üblicherweise wird hierbei Aluminiumoxid als Träger verwendet. U.a. lehrt US 4,199,437 Katalysatoren, die ein Edelmetall der Gruppe VIII, insbesondere Rhodium, und ein Alkalimetall auf einem Aluminiumoxidträger enthalten. Weiterhin offenbart US 4,199,436 Katalysatoren, die neben einem Edelmetall der Gruppe VIII, insbesondere Rhodium, und einem Alkalimetall, auf einem Aluminiumoxidträger, ein Metall der Gruppe IB des Periodensystems, wie beispielsweise Kupfer, enthalten. Des weiteren werden in US 4,340,504 Katalysatoren beschrieben, die neben Rhodium, einem Metall der Gruppe IB des Periodensystems und einem Alkali- oder Erdalkalimetall oder Uran, Rhenium auf einem Aluminiumoxidträger enthalten.
  • Es werden aber auch andere Trägersysteme gelehrt. In US 3,595,932 werden Dealkylierungskatalysatoren offenbart, die ein Edelmetall der Gruppe VIII (Ruthenium, Rhodium, Palladium, Rhenium, Osmium, Iridium), auf einem Träger, der aus Aluminiumoxid allein, oder einer Kombination von Aluminiumoxid mit Nickel oder Kobalt beruht, enthalten. Diese wurden von Duprez et al. ( US 4,233, 186 ) dahingehend weiterentwickelt, dass als poröser Träger ein gemischter Spinell der Formel (MxM'11-x)Al2O4 eingesetzt wird, wobei M ein Metall der Gruppe VIIIB des Periodensystems und M' ein Metall der Gruppen IIA, VIIB, IB oder IIB des Periodensystems ist. In US 4,238,368 wird ein entsprechender Katalysator, der mindestens ein Metall der Gruppe VIII auf einem Zeolithen L enthält, beschrieben. Weiterhin lehren US 3,436,433 und US 3,436,434 Katalysatoren, die neben Rhodium, einem Alkalimetall und ggf. Eisen(III)oxid, einen Träger aus Chromoxid-Aluminiumoxid, enthalten. Und in DE 23 57 405 werden Rliodium-, Platin- und/oder Palladium-haltige Dealkylierungskatalysatoren offenbart, deren Träger mindestens 75 Gew.-% Chromoxid enthalten.
  • Die bislang verwendeten Katalysatoren zeigen in der Regel gute Leistungen bezüglich ihrer Aktivität, aber ihre Stabilität ist nicht ausreichend und/oder ihre Selektivität ist noch nicht zufriedenstellend.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Dealklierung von Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf bereitzustellen, das die voranstehenden Nachteile nicht aufweist.
  • Es wurde gefunden, dass dies durch den Einsatz von Katalysatoren mit einem Zirkonoxid-enthaltenden Träger erreicht wird.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können Alkyl-substituierte aromatische Kohlenwasserstoffe dealkyliert werden. Die Alkyl-substituierten aromatische Kohlenwasserstoffe haben üblicherweise 7 bis 20 Kohlenstoffatome. Vorzugsweise eignen sich mono-Alkyl-substituierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Toluol, Ethylbenzol oder Propylbenzol, mehrfach Alkyl-substituierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Xylole oder Mesitylen, oder auch alkylierte aromatische Kohlenwasserstoffe mit kondensierten Kernen, wie Alkyl-substituierte Naphthaline. Aber auch Gemische hiervon können eingesetzt werden. In einer Ausführungsform kann z.B. Toluol eingesetzt werden. In einer weiteren Ausführungsform können Gemische, die im wesentlichen Alkyl-substituierte einkernige aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten, wie z.B. der sogenannte TX-Schnitt, der beim Steam-Cracken anfällt, eingesetzt werden.
  • Der in der Dealkylierung eingesetzte Feed-Strom enthält in der Regel mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mindstens 90 Gew.%, eines Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffes oder eines Gemisches hiervon.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich einen Feed-Strom einzusetzen, der neben dem Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff oder Gemischen hiervon, bis zu 50 Gew.-%, bevorzugt bis zu 30 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 20 Gew.-% Nichtaromaten mit 7 oder mehr Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen, enthält. Diese Nichtaromaten können ein oder mehrere Paraffine und/oder Naphthene sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann als Feed-Strom auch der sogenannte BTX-Schnitt, der beim Steam-Cracken erhalten wird, eingesetzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Feed-Strom bis zu 40 Gew.-%, bevorzugt bis zu 10 Gew.-%, besonderes bevorzugt bis zu 2 Gew.-% an Kohlenwasserstoffen mit 5 und/oder 6 Kohlenstoffatomen enthalten.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Feed-Strom schwefelhaltige Verbindungen, wie z.B. Mercaptane, Thiophen, Benzothiophen, Alkyl-substituierte Thiophene und/oder Benzothiophene, enthalten. Typischerweise kann der Schwefelgehalt des Feed-Stroms bis zu 100 ppm betragen, üblicherweise liegt er bei 10 ppm oder weniger, insbesondere bei 2 ppm oder weniger.
  • Die Dealkylierung wird üblicherweise zwischen 300 und 800°C, vorzugsweise zwischen 400 bis 600°C, insbesondere zwischen 400 und 550°C durchgeführt. Der Druck liegt hierbei in einem Bereich von 1 bis 50 bar, vorzugsweise von 3 bis 30 bar, insbesondere von 5 bis 20 bar.
  • Die LHSV ("Liquid Hourly Space Velocity") liegt in der Regel bei 0,1 bis 10 Volumenteil Feed-Strom pro Volumenteil Katalysator und Stunde (l/l·h), vorzugsweise bei 0,5 bis 5 l/l·h, insbesondere bei 1 bis 3 (l/l·h).
  • Das Molverhältnis von Wasserdampf/Kohlenstoff (steam/carbon) liegt in der Regel bei 0,1 bis 10, vorzugsweise bei 0,2 bis 5, insbesondere bei 0,5 bis 2.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren enthalten
    • a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger;
    • b) Rhodium, insbesondere 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators.
  • Der verwendete Katalysator enthält als Komponente a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger.
  • Dieser kann im wesentlichen aus Zirkonoxid bestehen. (Handelsübliches Zirkonoxid enthält Verunreinigungen, die im Bereich von weniger als 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Handelsware, liegen.)
  • Es ist auch möglich, einen stabilisierten Zirkonoxid-enthaltenden Träger zu verwenden. Als Stabilisatoren eignen sich alle Verbindungen, die die tetragonale oder monokline Struktur des Zirkonoxids stabilisieren. Vorzugsweise enthält der stabilisierte Zirkonoxidenthaltende Träger Cer, Lanthan und/oder Silizium, insbesondere Cer(III)oxid, Lanthan(III)oxid und/oder Silizium(IV)oxid. Es können ein oder mehrere Stabilisatoren eingesetzt werden.
  • Wird Cer(III)oxid als Stabilisator verwendet, so enthält der stabilisierte Zirkonoxidenthaltende Träger üblicherweise bis zu 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, insbesondere 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Zirkonoxid, Cer(III)oxid. Im Fall des Lanthan(III)oxid enthält der stabilisierte Zirkonoxid-enthaltende Träger in der Regel bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-%, insbesondere 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Zirkonoxid, Lanthan(III)oxid.
  • Wird Silizium(IV)oxid als Stabilsator verwendet, so enthält der stabilisierte Zirkonoxidenthaltende Träger üblicherweise bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 7 Gew.-%, insbesondere 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Zirkonoxid, Silizium(IV)oxid.
  • Und für den Fall, dass sowohl Cer(III)oxid als auch Lanthan(III)oxid als Stabilisatoren eingesetzt werden, so enthält der stabilisierte Zirkonoxid-enthaltende Träger in der Regel bis zu 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%, insbesondere 10 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Zirkonoxid, Cer(III)oxid und in der Regel bis zu 20 Gew.%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Zirkonoxid, Lanthan(III)oxid.
  • Weiterhin kann der Zirkonoxid-enthaltende Träger auch Hilfsmittel enthalten. Diese sind geeignet, die Formgebung des Zirkonoxid-enthaltenden Trägers zu erleichtern. Übliche Hilfsmittel sind beispielsweise Graphit, Wachse, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid. Diese Hilfsmittel können entweder selbst zugesetzt werden oder in Form ihrer Precursoren, die sich beim Calcinieren in den entsprechenden Hilfsstoff umwandeln. Beispiele hierfür sind Siliziumdioxid-Precursoren und Aluminiumoxid-Precursoren, z.B. Boehmite, wie Pural® (Fa. Sasol). Vorzugsweise werden als Hilfsmittel Aluminiumoxide eingesetzt.
  • Der Zirkonoxid-enthaltende Träger kann bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zirkonoxid-enthaltenden Trägers, an Hilfsmittel enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Zirkonoxid-enthaltende Träger 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zirkonoxidenthaltende Trägers, an Hilfsmittel.
  • Der Katalysator enthält als Komponente b) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Katalysator 0,1 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium.
  • In einer weiteren Ausführungsform enthält der Katalysator als Komponente c) mindestens einen Promotor.
  • Als Promotoren sind Metalle ausgewählt aus der Gruppe von Scandium, Yttrium, Lanthan, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Technetium, Rhenium, Eisen, Ruthenium, Cobalt, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Indium, Germanium, Zinn, Blei, Arsen, Antimon, Bismut, Cer, Praseodym, Neodym und Europium, oder Mischungen hiervon, geeignet. Vorzugsweise werden Vanadium, Chrom, Rhenium, Eisen, Nickel, Platin, Kupfer oder Gemische hiervon als Promotoren verwendet. Insbesondere werden Vanadium, Chrom, Kupfer oder Gemische hiervon verwendet.
  • In einer besonderen Ausführungsform wird ein Promotor aus der oben genannten Gruppe eingesetzt.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform werden zwei Promotoren aus der oben genannten Gruppe eingesetzt.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform enthält der Katalysator 0,01 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Promotor.
  • In einer weiteren Ausführungsform enthält der Katalysator als Komponente d) mindestens ein Metall, dessen Metallverbindung alkalisch reagiert, vorzugsweise mindestens ein Metalloxid, das alkalisch reagiert, insbesondere mindestens ein Oxid eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls oder Lanthan.
  • Als Alkalimetall kommen vorzugsweise Kalium und als Erdalkalimetall vorzugsweise Barium in Betracht. Vorzugsweise werden Oxide von Kalium oder Lanthan eingesetzt.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform wird eine Metallverbindung, wobei das betreffende Metall ausgewählt aus der Gruppe der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und Lanthan ist, und welches alkalisch reagiert, vorzugsweise ein Metalloxid, wie oben aufgeführt, eingesetzt.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform werden zwei Metallverbindungen, wobei die betreffenden Metalle ausgewählt aus der Gruppe der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und Lanthan sind, und welche alkalisch reagieren, vorzugsweise zwei Metalloxide wie oben aufgeführt, eingesetzt.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform enthält der Katalysator 0,01 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, mindestens eines Metalls, dessen eingesetzte Metallverbindung alkalisch reagiert, vorzugsweise enthält diese Metallverbindung ein Alkalimetall, Erdalkalimetall oder Lanthan.
  • Der Katalysator weist üblicherweise eine BET-Oberfläche (bestimmt nach DIN 66131) von bis zu 500 m2/g, vorzugsweise von 10 bis 300 m2/g, insbesondere von 20 bis 200 m2/g auf.
  • In der Regel liegt das Porenvolumen des Katalysators (bestimmt mittel Hg-Porosimetrie nach DIN 66133) bei 0,1 bis 1 ml/g, vorzugsweise bei 0,15 bis 0,6 ml/g, insbesondere bei 0,2 bis 0,4 ml/g.
  • Üblicherweise sind die Zirkonoxid-Phasen des Katalysators tetragonal und/oder monoklin (bestimmt mittels Röntgenbeugung (XRD)).
  • In einer besonderen Ausführungsform enthält der Katalysator
    • a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger;
    • b) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium;
    • c) mindestens einen Promotor.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform enthält der Katalysator
    • a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger;
    • b) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium;
    • d) mindestens ein Metall, dessen Metallverbindung alkalisch reagiert.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform enthält der Katalysator
    • a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger;
    • b) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium;
    • c) mindestens einen Promotor;
    • d) mindestens ein Metall, dessen Metallverbindung alkalisch reagiert.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform enthält der Katalysator
    • a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger, der im wesentlichen aus Zirkonoxid besteht;
    • b) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium;
    • c) mindestens einen Promotor;
    • d) mindestens ein Metall, dessen Metallverbindung alkalisch reagiert.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform enthält der Katalysator
    • a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger, welcher a1) mindestens einen Stabilisator enthält;
    • b) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium;
    • c) mindestens einen Promotor;
    • d) mindestens ein Metall, dessen Metallverbindung alkalisch reagiert.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform enthält der Katalysator
    • a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger, welcher a1) mindestens einen Stabilisator; a2) ein Hilfsmittel; enthält;
    • b) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium;
    • c) mindestens einen Promotor;
    • d) mindestens ein Metall, dessen Metallverbindung alkalisch reagiert.
  • Die Herstellung des Katalysators kann nach üblichen Verfahren erfolgen.
  • Beispielsweise ist es möglich den Zirkonoxid-enthaltenden Träger aus entsprechenden Verbindungen herzustellen, die sich beim Calcinieren in Zirkonoxid umwandeln. Hierfür sind insbesondere Hydroxide, Carbonate und Carboxylate geeignet. Das Zirkonoxid bzw. der entsprechende Precursor, der beim Calcinieren in Zirkonoxid umgewandelt wird, kann nach an sich bekannten Verfahren, wie z.B. nach dem Sol-Gel-Verfahren, durch Fällung, Entwässern der entsprechenden Carboxylate, Trockenmischen, Aufschlämmen oder Sprühtrocknen, hergestellt werden. Bei der Fällung werden üblicherweise lösliche Zirkonsalze eingesetzt, wie z.B. die entsprechenden Halogenide, vorzugsweise Chlorid, Alkoxide, Nitrat etc., vorzugsweise Nitrat.
  • Stabilisierte Zirkonoxid-enthaltende Träger können u.a. hergestellt werden, indem man das voranstehend beschriebene Zirkonoxid bzw. den entsprechenden Precursor mit löslichen Salzen der Stabilisatoren, wie z.B. die entsprechenden Halogenide, vorzugsweise Chloride, Alkoxide, Nitrate etc., tränkt. Es ist aber auch möglich, die Stabilisatoren auf dem Zirkonoxid durch Fällung, aus entsprechenden löslichen Salzen der Stabilisatoren, aufzubringen. Als lösliche Salze der Stabilisatoren eignen sich wiederum in der Regel entsprechende Halogenide, vorzugsweise Chloride, Alkoxide, Nitrate etc.
  • Weiterhin ist es möglich den stabilisierten Zirkonoxid-enthaltenden Träger aus Verbindungen herzustellen, die sich beim Calcinieren in Zirkonoxid, bzw. Cer(III)oxid, Lanthan(III)oxid, Silizium(IV)oxid umwandeln. Hierfür sind insbesondere Hydroxide, Carbonate und Carboxylate geeignet. Diese werden beispielsweise gemeinsam ausgefällt, gemeinsam sprühgetrocknet etc.
  • Das voranstehend beschriebene Zirkonoxid, das voranstehend beschriebene stabilisierte Zirkonoxid bzw. die entsprechenden Precursoren können mit Hilfsmitteln, die geeignet sind die Formgebung des Zirkonoxid-enthaltenden Trägers zu erleichtern, versetzt werden. Anschließend erfolgt die Formgebung. In der Regel werden Stränge, Tabletten, Kugeln, Splitt, Monolithe etc., nach den üblichen Verfahren hergestellt.
  • Das voranstehend beschriebene Zirkonoxid, das voranstehend beschriebene stabilisierte Zirkonoxid bzw. die entsprechenden Precursoren, die ggf. mit Hilfsmitteln versetzt werden, werden calciniert. Dies erfolgt üblicherweise mit Luft oder einem Gemisch aus Luft und Stickstoff, bei einer Temperatur von 300 bis 800°C, bevorzugt bei 500 bis 600°C. Es kann von Vorteil sein der Luft bzw. dem Luft/Stickstoff-Gemisch Wasserdampf beizumengen.
  • Auf die Zirkonoxid-enthaltenden Träger kann nun das Rhodium aufgebracht werden. Üblicherweise wird der Träger mit einer Lösung eines Rhodium-Precursors imprägniert. Die Imprägnierung kann nach der incipient-wetness Methode erfolgen, wobei das poröse Volumen des Trägers durch in etwa gleiches Volumen an Imprägnierlösung aufge füllt wird und man – ggf. nach einer Reifung – den Träger trocknet; oder man arbeitet mit einem Überschuss an Lösung, wobei das Volumen dieser Lösung größer ist als das poröse Volumen des Trägers. Hierbei wird der Träger mit in der Imprägnierlösung gemischt und ausreichend lange gerührt. Weiterhin ist es möglich den Träger mit einer Lösung des Rhodium-Precursors zu besprühen.
  • Aber auch andere dem Fachmann bekannte Herstellmethoden, wie z.B. Fällung, Chemical Vapor Deposition, Soltränkung etc. sind möglich.
  • Geeignete Rhodium-Precursoren sind Rhodiumsalze, u.a. Halogenide, insbesondere Chlorid, Nitrat, Acetat, alkalische Carbonate, Formiat, Oxalat, Citrat, Tartrat, Rhodiumorganische Verbindungen, aber auch Rhodium-Komplexe. Letztere können als Liganden Acetylacetonat, Aminoalkohole, Carboxylate, wie Oxalate, Citrate etc, oder Hydroxycarbonsäuresalze, etc. enthalten.
  • Promotierte Katalysatoren werden hergestellt, indem man den Promotor-Precursor oder die Promotor-Precursoren in Analogie zu den Verfahren zur Rhodium-Auftragung aufbringt.
  • Geeignete Promotor-Precursoren sind u.a. Halogenide, insbesondere Chloride, Nitrate, Acetate, alkalische Carbonate, Formiate, Oxalate, Citrate, Tartrate, entsprechende metallorganische Verbindungen, aber auch Promotor-Komplexe. Letztere können als Liganden Acetylacetonat, Aminoalkohole, Carboxylate, wie Oxalate, Citrate etc, oder Hydroxycarbonsäuresalze, etc. enthalten.
  • Enthält der Katalysator einen Promotor, so kann der Promotor-Precursor gemeinsam mit dem Rhodium-Precursor aufgetragen werden. Es ist aber auch möglich diese nacheinander aufzutragen. Es kann auch von Vorteil sein, die einzelnen Precursoren in einer gewissen Reihenfolge aufzutragen.
  • Enthält der Katalysator mehrere Promotoren, so können die Promotor-Precursoren gemeinsam oder separat aufgetragen werden. Es ist auch möglich den Rhodium-Precursor gemeinsam oder separat mit einem oder mehreren Promotor-Precursoren aufzutragen. Im Fall einer separaten Auftragung kann es auch von Vorteil sein, die einzelnen Precursoren in einer gewissen Reihenfolge aufzutragen.
  • Werden Katalysatoren verwendet, die mindestens ein Metall, dessen Metallverbindung alkalisch reagiert, enthalten, so wird der alkalische Metall-Precursor oder die alkalischen Metall-Precursoren in Analogie zu den Verfahren zur Rhodium-Auftragung aufgebracht.
  • Als alkalische Metall-Precursoren verwendet man in der Regel Verbindungen, die sich beim Calcinieren in die entsprechenden Oxide umwandeln. Geeignet sind hierfür Hydroxide, Carbonate, Carboxylate, wie z.B. Formiate, Acetate, Oxalate, Nitrate, Hydroxycarbonate etc.
  • Auch bei den Katalysatoren, die einen oder mehrere alkalische Metall-Precursoren enthalten, können die jeweiligen Precursoren gemeinsam oder separat aufgetragen werden. Im Fall einer separaten Auftragung kann es auch von Vorteil sein, die einzelnen Precursoren in einer gewissen Reihenfolge aufzutragen.
  • Der Zirkonoxid-enthaltende Träger, auf dem der Rhodium-Precursor, und ggf. der oder die Promotor-Precursoren, und ggf. der oder die alkalische Metall-Precursoren, aufgetragen wird, wird calciniert. Die Calcinierung erfolgt üblicherweise mit Luft oder einem Gemisch aus Luft und Stickstoff, bei einer Temperatur von 300 bis 800°C, bevorzugt bei 400 bis 600°C. Es kann von Vorteil sein der Luft bzw. dem Luft/Stickstoff-Gemisch Wasserdampf beizumengen.
  • Der so erhaltene Katalysator wird üblicherweise vor seinem Einsatz, in der Dealkylierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen, aktiviert. Hierzu wird er mit Wasserstoff oder einem Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff bei Temperaturen von 100 bis 800°C, vorzugsweise bei 400 bis 600°C, behandelt. Hierbei kann es von Vorteil sein, mit einem niedrigen Wasserstoffanteil in dem Wasserstoff/Stickstoff-Gemisch zu beginnen und den Wasserstoffanteil kontinuierlich im Verlauf des Aktivierungsprozesses zu erhöhen.
  • Die Aktivierung des Katalysators wird in der Regel in dem Reaktor, in dem die Dealkylierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen erfolgen soll, durchgeführt. Es ist aber auch möglich die Aktivierung des Katalysators vor dem Einbau in den entsprechenden Reaktor vorzunehmen.
  • Es ist aber auch möglich den Katalysator ohne vorangehende Aktivierung in die Dealkylierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen einzusetzen.
  • Das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Reaktionsprodukt ist reich an Wasserstoff und dealkylierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Benzol und/oder Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, deren Anzahl von Alkyl-Resten im Vergleich zu den eingesetzten Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen verringert ist. In einer besonderen Ausführungsform enthält das Reaktionsprodukt als aromatischen Kohlenwasserstoff Benzol, insbesondere für den Fall wenn es sich bei dem eingesetzten Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff hauptsächlich um Toluol handelt.
  • Es wurde auch gefunden, dass ggf. im Feed enthaltene Nichtaromaten mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 7 oder mehr Kohlenstoffatomen, zum Teil aromatisieren.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der eingesetzte Feed und das Wasser in einem Verdampfer bei 100 bis 400°C verdampft, dieser Dampf in einem Vorheizer auf die gewünschte Reaktionstemperatur gebracht, die vorzugsweise bei 400 bis 600°C, insbesondere bei 400 bis 550°C liegt, und dann in den Reaktor eingeleitet.
  • Als Reaktoren werden in der Regel Festbettreaktoren, Rohrbündelreaktoren oder Fließbettreaktoren eingesetzt. Bei adiabater Fahrweise wird üblicherweise ein Festbettreaktor, bei isothermer Fahrweise üblicherweise ein Rohrbündelreaktor verwendet.
  • Es ist auch möglich, den Reaktor autotherm unter Zufuhr von Luft, Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas zu betreiben. Um der Endothermie und dem hiermit verbundenen Temperaturabfall im Reaktor entgegenzuwirken, wird der bei der Reaktion gebildete Wasserstoff (und/oder die Kohlenwasserstoffe und/oder das bei der Reaktion gebildete Kohlenmonoxid und/oder der bei der Reaktion gebildete Koks) mit Sauerstoff unter Wärmeerzeugung oxidiert. Hierzu wird in den Reaktor entsprechend sauerstoffhaltiges Gas zugeführt.
  • Das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Reaktionsprodukt ist reich an Wasserstoff und dealkylierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Benzol.
  • Aus dem Reaktionsprodukt werden nach üblichen Verfahren die gebildeten dealkylierten aromatischen Kohlenwasserstoffe und das gebildete Armgas, das den bei der erfindungsgemäßen Reaktion entstehenden Wasserstoff enthält, abgetrennt. Weiterhin kann das Armgas oder der hiervon abgetrennte Wasserstoff in die Reaktionsvorrichtung zurückgeführt werden. Typischerweise liegt das Verhältnis zwischen Kreisgas (in Nl) und organischem Feed (in kg) bei 10:1 bis 2000:1, vorzugsweise bei 20:1 bis 1000: 1 und insbesondere bei 50:1 bis 500:1.
  • In einer besonderen Ausführungsform wird das Reaktionsprodukt, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird, von dem Reaktor in einen Wärmetauscher geleitet und dort abgekühlt, vorzugsweise auf 10 bis 100°C. Es ist zweckmäßig, die hierbei freiwerdende Wärme in den Prozess zu integrieren (Wärmeverbund), um beispielsweise den Feedstrom oder sonstige aufzuheizende Ströme (Bsp.: Verdampfer einer Kolonne) aufzuheizen. Im Wärmetauscher bilden sich eine flüssige Phase und eine wasserstoffreiche Gasphase aus. Die sich bildende flüssige Phase, welche den dealkylierten aromatischen Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Benzol, sowie über schüssiges Wasser der Reaktion enthält, wird einem Phasenscheider zugeführt und die organische Phase von der Wasserphase getrennt. Die organische Phase, welche den dealkylierten aromatischen Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Benzol, enthält, kann gewünschtenfalls weiter aufgereinigt werden, beispielsweise durch Destillation. Die bei der Destillation anfallenden unerwünschten Produkte können zurückgeführt werden.
  • In einer besonderen Ausführungsform wird in einer Destillationskolonne Benzol sowie ggf. Verunreinigungen über Kopf und C7+ Kohlenwasserstoffe über Sumpf abgetrennt. Das C7+ Gemisch wird dann zurückgeführt.
  • Um das in der organischen Phase (in geringen Mengen) gelöste Wasser sowie Leichtsieder von der Kopffraktion der genannten Destillation abzutrennen, kann die Benzolfraktion in eine weitere Destillationskolonne geleitet werden, in der über eine azeotrope Destillation das gelöste Wasser sowie die Leichtsieder über Kopf und Reinbenzol über Sumpf abgetrennt werden.
  • In einer besonderen Ausführungsform werden die Kolonnen als Kolonnen mit Seitenabzug oder als Trennwandkolonnen ausgeführt.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich nur eine Kolonne oder auch mehrere Kolonnen zu verwenden. Als Kolonnen können hierbei neben den klassischen Kolonnen auch beispielsweise Kolonnen mit Seitenabzug oder Trennwandkolonnen eingesetzt werden.
  • Das bei der Phasentrennung (im Wärmetauscher oder im Phasenscheider) abgetrennte Armgas kann gewünschtenfalls zurückgeführt werden. Hierzu kann z.B. entweder ein Verdichter oder eine Düse zwischengeschaltet werden. Das rückgeführte Armgas kann (z.B. durch Wärmeverbund) vorgeheizt werden.
  • In weiteren Ausführungsformen werden Einheiten zur Reduzierung des Olefin – sowie Schwefelgehalts in den Prozess eingebaut. Hierbei werden Verfahrensschritte gemäß des Stands der Technik verwendet.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die voranstehend genannten Katalysatoren. Die bevorzugten Ausführungsformen bzgl. des Katalysators sind analog denen, die bzgl, dem Verfahren in Hinblick auf den Katalysator angegeben sind.
  • Weiterhin bevorzugt sind die Katalysatoren, bei welchen der Zirkonoxid-enthaltende Träger einen Stabilisator enthält, der seinerseits Cer und/oder Lanthan enthält.
  • Herstellung der Katalysatoren
  • Beispiel 1: Rh, Cu, K/Al2O3 (Vergleichsbeispiel)
  • 150 g γ-Al2O3-Träger (BASF-Bezeichnung D10-10, gesplittet zu 0,5–1 mm Splitt, Wasseraufnahme: 0,88 ml/g) wurden in einem ersten Tränkschritt mit 2,2 g Cu(NO3)2·2,5 H2O in 132 ml entionisierten Wasser getränkt. Der getränkte Träger wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 5 h bei 400°C calciniert. Danach wurde in einem zweiten Tränkschritt 6,61 g Rh(NO3)3 und 3,92 g KNO3, gelöst in 132 ml entionisierten Wasser, aufgebracht. Der Katalysator wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 2 h bei 400°C calciniert.
  • Der fertige Katalysator (A) enthält 0,5% Rh, 0,35% Cu und 0,98% K. Die BET-Oberfläche beträgt 212 m2/g.
  • Beispiel 2: Rh, Cu, K/La-Ce-ZrO2 (erfindungsgemäß)
  • 225 g La-Ce-ZrO2-Träger (XZO 892/03 von MEL Chemicals, verstrangt mit 10% Pural, gesplittet zu 0,5 – 1 mm Splitt, Wasseraufnahme: 0,70 ml/g) wurden in einem ersten Tränkschritt mit 3,31 g Cu(NO3)2·2,5 H2O in 158 ml entionisierten Wasser getränkt. Der getränkte Träger wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 5 h bei 400°C calciniert. Danach wurde in einem zweiten Tränkschritt 9,91 g Rh(NO3)3 und 5,88 g KNO3, gelöst in 158 ml entionisierten Wasser, aufgebracht. Der Katalysator wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 2 h bei 400°C calciniert.
  • Der fertige Katalysator (B) enthält 0,54% Rh, 0,39% Cu und 0,97% K. Die BET-Oberfläche beträgt 91 m2/g.
  • Beispiel 3: Rh, Cu, K/La-Ce-ZrO2 (erfindungsgemäß)
  • 180 g La-Ce-ZrO2-Träger (XZO 892/03 von MEL Chemicals, verstrangt mit 10% Pural zu 1,5 mm Strängen, Wasseraufnahme: 0,44 ml/g) wurden in einem ersten Tränkschritt mit 2,65 g Cu(NO3)2·2,5 H2O in 79 ml entionisierten Wasser, getränkt. Der getränkte Träger wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 5 h bei 400°C calciniert. Danach wurde in einem zweiten Tränkschritt 7,93 g Rh(NO3)3 und 4,70 g KNO3, gelöst in 79 ml entionisierten Wasser, aufgebracht. Der Katalysator wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 2 h bei 400°C calciniert.
  • Der fertige Katalysator (C) enthält 0,55% Rh, 0,37% Cu und 0,94% K. Die BET-Oberfläche beträgt 95 m2/g.
  • Beispiel 4: Rh, V, K/La-Ce-ZrO2 (erfindungsgemäß)
  • 50 g La-Ce-ZrO2-Träger (XZO 892/03 von MEL Chemicals, verstrangt mit 10% Pural zu 1,5 mm Strängen, Wasseraufnahme: 0,44 ml/g) wurden in einem ersten Tränkschritt mit 0,90 g V2O5 sowie 3,12 g Oxalsäure in 22 ml entionisierten Wasser getränkt. Der getränkte Träger wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 5 h bei 400°C calciniert. Danach wurde in einem zweiten Tränkschritt 2,20 g Rh(NO3)3 und 1,31 g KNO3, gelöst in 22 ml entionisierten Wasser, aufgebracht. Der Katalysator wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 2 h bei 400°C calciniert.
  • Der fertige Katalysator (D) enthält 0,55% Rh, 0,94% V und 0,95% K. Die BET-Oberfläche beträgt 98 m2/g.
  • Beispiel 5: Rh, Cr, K/La-Ce-ZrO2 (erfindungsgemäß)
  • 50 g La-Ce-ZrO2-Träger (XZO 892/03 von MEL Chemicals, verstrangt mit 10% Pural zu 1,5 mm Strängen, Wasseraufnahme: 0,44 ml/g) wurden in einem ersten Tränkschritt mit 3,89 g Cr(NO3)3·9 H2O in 22 ml entionisierten Wasser getränkt. Der getränkte Träger wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 5 h bei 400°C calciniert. Danach wurde in einem zweiten Tränkschritt 2,20 g Rh(NO3)3 und 1,31 g KNO3, gelöst in 22 ml entionisierten Wasser aufgebracht. Der Katalysator wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 2 h bei 400°C calciniert.
  • Der fertige Katalysator (E) enthält 0,56% Rh, 0,92% Cr und 0,95% K. Die BET-Oberfläche beträgt 100 m2/g.
  • Beispiel 6: Rh, Cu, La/ZrO2 (erfindungsgemäß)
  • 50 g monokliner ZrO2-Träger (XZ 16052 von NorPro, 1–2 mm Splitt, Wasseraufnahme: 0,38 ml/g) wurden in einem ersten Tränkschritt mit 0,74 g Cu(NO3)2·2,5 H2O in 15 ml entionisierten Wasser getränkt. Der Träger wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 5 h bei 400°C calciniert. Danach wurde in einem zweiten Tränkschritt 2,20 g Rh(NO3)3 und 1,57 g La(NO3)3·6 H2O, gelöst in 15 ml entionisierten Wasser, aufgebracht. Der Katalysator wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 2 h bei 400°C calciniert.
  • Der fertige Katalysator (F) enthält 0,55% Rh, 0,39% Cu und 0,89% La. Die BET-Oberfläche beträgt 74 m2/g.
  • Beispiel 7: Rh, Cu, K/La-Ce-ZrO2 (erfindungsgemäß)
  • 100 g La-Ce-ZrO2-Träger (XZO 892/03 von MEL Chemicals, verstrangt mit 10% Pural zu 1,5 mm Strängen) wurden zuerst bei 600°C in einer Luft-/Wasserdampfatmosphäre calciniert. Anschließend wurde der calcinierte Träger (Wasseraufnahme: 0,37 ml/g, BET-Oberfläche: 57 m2/g) in einem ersten Tränkschritt mit 1,47 g Cu(NO3)2·2,5 H2O in entionisierten Wasser getränkt. Der getränkte Träger wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 5 h bei 400°C calciniert. Danach wurde in einem zweiten Tränkschritt 4,41 g Rh(NO3)3 und 2,61 g KNO3, gelöst in 37 ml entionisierten Wasser, aufgebracht. Der Katalysator wurde dann 1 h bei 100°C getrocknet und anschließend 2 h bei 600°C calciniert.
  • Der fertige Katalysator (G) enthält 0,59% Rh, 0,40% Cu und 0,97% K.
  • Katalytische Tests
  • Die katalytischen Tests wurden in einem 100 ml Festbettreaktor durchgeführt, der mit 1020 ml Katalysator sowie Steatit als Inertmaterial gefüllt wurde. Die Einsatzstoffe (Aromatengemisch, Wasser) wurden über Dosierpumpen in einen Verdampfer geleitet, dort in die Gasphase überführt und anschließend dem Reaktor zugeführt. Nach dem Reaktor wurde das Produktgemisch in einem Abscheider auskondensiert. Die Gasphase wurde über eine Gasuhr zur Mengenbestimmung geleitet und mittels online-GC analysiert. Die beiden flüssigen Phasen (Wasserphase, organische Phase) wurden abgelassen, in einem Scheidetrichter voneinander getrennt, gewogen, und die organische Phase mittels GC analysiert.
  • Die Katalysatoren wurden vor dem Anfahren der Reaktion mit einem H2/N2-Gemisch (anfänglich 10% H2 in N2, an Ende 100% H2) bei 500°C über einen Zeitraum von 16 h aktiviert.
  • Beispiel 8: Steam Dealkylierung von Toluol
  • Die Versuche wurden mit reinem Toluol als Feed bei Temperaturen von 450–500°C, einem Druck von 6 bar, einer Belastung (LHSV) von 2 bzw. 4 l/(l·h) sowie einem Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis von 1 durchgeführt.
  • Figure 00140001
  • Die Ergebnisse zeigen, dass der erfindungsgemäße Rh-Katalysator auf La-Ce-ZrO2-Träger aktiver und selektiver ist als der entsprechende Al2O3-basierte Katalysator und zudem eine größere Stabilität (geringere Desaktivierung) aufweist (Probe 1 und 3 bei gleicher Einstellung).
  • Beispiel 9: Steam Dealkylierung von Toluol/n-Octan (80:20)
  • Die Versuche wurden mit einem Toluol/n-Octan-Feed (80 Gew.-% Toluol, 20 Gew.-% n-Octan) bei einer Temperatur von 500°C, einem Druck von 6 bar, einer Belastung (LHSV) von 2 l/(l·h) sowie einem Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis von 0,5 durchgeführt.
  • Figure 00150001
  • Die Versuche mit dem Toluol/n-Octan-Feed zeigen, dass unter den gewählten Reaktionsbedingungen auch die vorhandenen Nichtaromaten mit hohen Umsätzen umgewandelt werden. Anhand der Aromatenausbeute beim Cr-haltigen Katalysator E wird deutlich, dass zumindest teilweise eine Aromatisierung des n-Octans stattfindet, da die Aromatenausbeute höher ist als der Aromatengehalt des Feeds (80%). Somit sind die i erfindungsgemäßen Katalysatoren bei Zusatz eines geeigneten Promotors in der Lage, sowohl Alkylaromaten zu dealkylieren als auch Nichtaromaten zu aromatisieren, was zu einer weiteren Erhöhung der Benzolausbeute in einem technischen Prozess führt.
  • Beispiel 10: Steam Dealkylierung von TX Schnitt
  • Die Versuche wurden mit einem C7-C9-Schnitt aus dem Steamcracker (TX-Schnitt, u.a. 47,8 Gew.-% Toluol, 17,3 Gew.-% Ethylbenzol, 11,1 Gew.-% m-/p-Xylol, 3,7 Gew.-% o-Xylol, Gesamtaromatengehalt Gew.-91 %, Rest: Naphthene und Paraffine) bei einer Temperatur von 500°C, einem Druck von 11 bar, einer Belastung (LHSV) von 2 l/(l·h) sowie einem Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis von 0,5 durchgeführt. Als Katalysator kam der erfindungsgemäße Rh, Cu, K/La-Ce-ZrO2-Katalysator G zum Einsatz.
  • Figure 00150002
  • Die Versuchsreihe mit einem realen Feed aus dem Steamcracker zeigt, dass auch bei einem geringen Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis von 0,5 (typische Werte aus dem Stand der Technik: H2O/Toluol = 6–10 mol/mol bzw. Wasserdampf/Kohlenstoff = 0,9–1,4 mol/mol) die erfindungsgemäßen Katalysatoren eine gute Stabilität bzw. eine geringe Deaktivierung bei hohen Umsätzen und Benzolausbeuten aufweisen.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Dealkylierung von Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf in Gegenwart eines Katalysators enthaltend a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger; b) Rhodium.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zirkonoxid-enthaltende Träger des Katalysators als Komponente a1) mindestens einen Stabilisator enthaltend Cer, Lanthan und/oder Silizium; enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Zirkonoxid-enthaltende Träger Cer enthält.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Zirkonoxid-enthaltende Träger Cer und Lanthan enthält.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei der Katalysator 0,01 bis 5 Gew.%, bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium enthält.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei der Katalysator als Komponente c) mindestens einen Promotor aus der Gruppe Scandium, Yttrium, Lanthan, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Technetium, Rhenium, Eisen, Ruthenium, Cobalt, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Indium, Germanium, Zinn, Blei, Arsen, Antimon, Bismut, Cer, Praseodym, Neodym und Europium; enthält.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei der Katalysator als Komponente d) mindestens ein Metall, dessen Metallverbindung alkalisch reagiert; enthält.
  8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei das Verfahren bei einer Temperatur von 300 bis 800°C, bevorzugt 400 bis 600°C, besonders bevorzugt 400 bis 550°C, durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, wobei das Verfahren bei einem Druck von 1 bis 50 bar, bevorzugt 3 bis 30 bar, besonders bevorzugt 5 bis 25 bar, durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, wobei das Verfahren bei einer LHSV (Liquid Hourly Space Velocity) von 0,1 bis 10 l/l·h bevorzugt 0,5 bis 5 l/l·h, besonders bevorzugt 1 bis 3 l/l·h, durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, wobei das Molverhältnis von Wasserdampf/Kohlenstoff bei 0,1 bis 10, bevorzugt 0,2 bis 5, besonders bevorzugt 0,5 bis 2 liegt.
  12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, wobei der Feedstrom mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% Alkyl-substituierten Kohlenwasserstoff oder Gemische hiervon enthält.
  13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, wobei der Feedstrom bis zu 50 Gew.%, bevorzugt bis zu 30 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 20 Gew.-% Nicht-aromat(en) mit 7 oder mehr Kohlenstoffatomen enthält.
  14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, wobei der Feedstrom bis zu 40 Gew.%, bevorzugt bis zu 10 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 2 Gew.-%, Kohlenwasserstoff (e) mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen enthält.
  15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, wobei als Alkyl-substituierter aromatischer Kohlenwasserstoff Toluol eingesetzt wird.
  16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass Nichtaromaten, die im Feedstrom enthalten sind, partiell oder vollständig aromatisiert werden.
  17. Katalysator, wie in den Ansprüchen 1 bis 7 beschrieben.
  18. Katalysator, enthaltend a) einen Zirkonoxid-enthaltenden Träger, welcher a1) Cer und Lanthan enthält; b) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, Rhodium; c) Kupfer; d) Kalium.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011138357A1 (de) 2010-05-07 2011-11-10 Basf Se Verfahren zur herstellung wenigstens eines niedermolekularen aromatischen wertstoffs aus einem ligninhaltigen ausgangsmaterial
WO2011138356A1 (de) 2010-05-07 2011-11-10 Basf Se Verfahren zur herstellung von synthesegas und wenigstens eines organischen flüssigen oder verflüssigbaren wertstoffs
WO2011138355A2 (de) 2010-05-07 2011-11-10 Basf Se Verfahren zur herstellung von zellstoff und wenigstens einem organischen flüssigen oder verflüssigbaren wertstoff mit abgasrückführung
WO2012013735A1 (de) 2010-07-29 2012-02-02 Basf Se Katalysator- und ligninhaltige zusammensetzung und deren verwendung zur herstellung einer aromatenzusammensetzung
BR112013029665A2 (pt) 2011-05-24 2019-09-24 Basf Se "processo para a preparação de poliisocianatos, e, composição de poliisicianato"
US8933262B2 (en) 2011-05-24 2015-01-13 Basf Se Process for preparing polyisocyanates from biomass

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2262005C3 (de) * 1971-12-29 1981-12-17 Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd., Tokyo Verfahren zum Entalkylieren von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen
FR2416210A1 (fr) * 1978-02-03 1979-08-31 Inst Francais Du Petrole Procede de desalkylation a la vapeur d'eau d'hydrocarbures alkylaromatiques
JPS5691843A (en) * 1979-12-26 1981-07-25 Babcock Hitachi Kk Catalyst for steam-dealkylation reaction of alkylbenzene
JPS6470147A (en) * 1987-09-10 1989-03-15 Agency Ind Science Techn Steam-dealkylation catalyst
JP3493879B2 (ja) * 1996-03-22 2004-02-03 日産自動車株式会社 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法
DE19929281A1 (de) * 1999-06-25 2000-12-28 Basf Ag Verfahren und Katalysator zur Herstellung von C¶2¶-Oxygenaten aus Synthesegas

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