DE10319489A1 - Process for the preparation of cyclopentanone - Google Patents

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DE10319489A1 DE2003119489 DE10319489A DE10319489A1 DE 10319489 A1 DE10319489 A1 DE 10319489A1 DE 2003119489 DE2003119489 DE 2003119489 DE 10319489 A DE10319489 A DE 10319489A DE 10319489 A1 DE10319489 A1 DE 10319489A1
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Joaquim Henrique Dr. Teles
Beatrice Dr. Rößler
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/28—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation of CHx-moieties

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Cyclopentanon, mindestens umfassend folgende Schritte (i) bis (iii): DOLLAR A (i) Bereitstellen eines Cyclopenten enthaltenden Gemisches G(i); DOLLAR A (ii) Bereitstellen von gasförmigem N¶2¶O oder eines Gasgemisches G(ii), enthaltend mindestens 30 Vol.-% N¶2¶O, bezogen auf das Gesamtvolumen des Gemisches G(ii); DOLLAR A (iii) Inkontaktbringen des Gemisches G(i) mit dem Gemisch G(ii) unter Erhalt eines Gemisches G(iii), enthaltend Cyclopentanon, DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch G(i) mindestens 25 Gew.-% und höchstens 95 Gew.-% Cyclopenten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches G(i), enthält.Process for the preparation of cyclopentanone, at least comprising the following steps (i) to (iii): DOLLAR A (i) providing a mixture G (i) containing cyclopentene; DOLLAR A (ii) providing gaseous N¶2¶O or a gas mixture G (ii) containing at least 30% by volume N¶2¶O, based on the total volume of the mixture G (ii); DOLLAR A (iii) contacting the mixture G (i) with the mixture G (ii) to obtain a mixture G (iii) containing cyclopentanone, DOLLAR A, characterized in that the mixture G (i) at least 25% by weight and contains at most 95% by weight of cyclopentene, based on the total weight of the mixture G (i).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cyclopentanon, ausgehend von einem Gemisch, das Cyclopentanon zu höchstens 95 Gew.-% enthält. Neben Cyclopentanon kann das Gemisch weitere Lösungsmittel enthalten, wobei beispielsweise weitere Kohlenwasserstoffe als Gemischbestandteile bevorzugt sind. Erfindungsgemäß wird dabei Cyclopentanon durch Umsetzung mit N2O erhalten, wobei entweder reines N2O oder ein Gasgemisch, das N2O enthält, eingesetzt wird. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung spezieller, großtechnisch erhaltener und Cyclopenten enthaltender Gemische, beispielsweise bevorzugt Kohlenwasserstoffgemische, zur Herstellung von Cyclopentanon, wobei insbesondere zur Umsetzung ein ebenfalls großtechnisch anfallendes und N2O enthaltendes Gasgemisch eingesetzt wird.The present invention relates to a process for the preparation of cyclopentanone, starting from a mixture which contains cyclopentanone at a maximum of 95% by weight. In addition to cyclopentanone, the mixture may contain further solvents, with further hydrocarbons, for example, being preferred as constituents of the mixture. According to the invention, cyclopentanone is obtained by reaction with N 2 O, using either pure N 2 O or a gas mixture containing N 2 O. The present invention further relates to the use of special mixtures obtained on an industrial scale and containing cyclopentene, for example preferably hydrocarbon mixtures, for the preparation of cyclopentanone, a gas mixture which is likewise obtained on an industrial scale and containing N 2 O being used in particular for the reaction.

Die Herstellung von Cyclopentanon wird großtechnisch derzeit im Wesentlichen ausschließlich durch katalytische Zyklisierung von Adipinsäure bei hoher Temperatur hergestellt. Diese Reaktion liefert zwar eine gute Ausbeute an Cyclopentanon, doch gehen ungefähr 42 % der eingesetzten Adipinsäure in Form von Kohlendioxid und Wasser verloren. Diese niedrige Atomeffizienz belastet unter anderem die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Zwar ist die Herstellung auch ausgehend von Adipinsäureester möglich, doch ist die Atomeffizienz in diesem Fall noch geringer.The Manufacture of cyclopentanone is currently largely on an industrial scale exclusively prepared by catalytic cyclization of adipic acid at high temperature. Although this reaction gives a good yield of cyclopentanone, it does go about 42% of the adipic acid used lost in the form of carbon dioxide and water. This low atomic efficiency inter alia affects the economics of the process. Though production is also possible starting from adipic acid ester, but the atomic efficiency is in this case even less.

In der Literatur wird als Alternative im Labormaßstab die Oxidation von Cyclopenten mit N2O angeboten. So offenbart die GB 649,680 die Umsetzung von Alkenen wie beispielsweise Cyclohexen oder Cyclopenten mit N2O. Allerdings ist in den Beispielen dieser Schrift die Umsetzung von Cyclopenten mit N2O explizit nicht beschrieben. Andere, in den Beispielen mit N2O umgesetzte und nicht substituierte Olefine werden entweder als reine Verbindungen oder zusammen mit dem Lösungsmittel Dimethylanilin eingesetzt.In the literature, the oxidation of cyclopentene with N 2 O is offered as an alternative on a laboratory scale. So the reveals GB 649,680 the reaction of alkenes such as cyclohexene or cyclopentene with N 2 O. However, the reaction of cyclopentene with N 2 O is not explicitly described in the examples in this document. Other, in the examples with N 2 O reacted and unsubstituted olefins are used either as pure compounds or together with the solvent dimethylaniline.

Die zur GB 649,680 äquivalente US 2,636,898 offenbart in den Beispielen ebensowenig die Umsetzung von Cyclopenten mit N2O. Auch in diesen Beispielen werden die nicht substituierten Olefine ausschließlich in reiner Form ohne Zusatz eines Lösungsmittels mit N2O umgesetzt.The for GB 649,680 equivalent US 2,636,898 neither does the examples disclose the reaction of cyclopentene with N 2 O. In these examples too, the unsubstituted olefins are reacted with N 2 O exclusively in pure form without the addition of a solvent.

F. S. Bridson-Jones et al. beschreiben in J. Chem. Soc., S. 2999–3008 (1951) die Umsetzung von Olefinen mit N2O, wobei beispielsweise Cyclohexen zu Cyclohexanon umgesetzt wird. Auch in diesem Fall wird das Cyclohexen als solches ohne Zugabe beispielsweise eines zusätzlichen Lösungsmittels eingesetzt. Ebenso sind beispielsweise die Umsetzung von Ethylen, Acenaphthylen und Methylencyclobutan beschrieben, wobei entweder Cyclohexan oder Decalin als Lösungsmittel eingesetzt wird.FS Bridson-Jones et al. describe in J. Chem. Soc., pp. 2999-3008 (1951) the reaction of olefins with N 2 O, for example cyclohexene being converted to cyclohexanone. In this case too, the cyclohexene is used as such without the addition of an additional solvent, for example. The reaction of ethylene, acenaphthylene and methylene cyclobutane is also described, for example, using either cyclohexane or decalin as the solvent.

Auch K. A. Dubkov et al., React. Kinet. Catal. Lett., Vol. 77, No. 1, S. 197–205 (2002) beschreiben die Umsetzung von reinem, 99 %igem Cyclopenten mit reinem N2O (pure, medical grade). Wie bereits in allen anderen zitierten Schriften wird bei der Umsetzung kein Lösungsmittel eingesetzt. Ebenso ist bei der Umsetzung neben Cyclopenten kein weiterer Kohlenwasserstoff anwesend.KA Dubkov et al., React. Kinet. Catal. Lett., Vol. 77, No. 1, pp. 197-205 (2002) describe the reaction of pure, 99% cyclopentene with pure N 2 O (pure, medical grade). As in all other documents cited, no solvent is used in the reaction. In addition to cyclopentene, no other hydrocarbon is present in the reaction.

Die Verwendung von reinen Edukten, wie in den oben zitierten wissenschaftlichen Arbeiten beschrieben, mag zwar für die Aufklärung von Reaktionsmechanismen von großem Wert sein, ist aber in der Praxis mit einigen Nachteilen verbunden. So ist beispielsweise Cyclopenten in der oben beschriebenen hohen Reinheit nur mit sehr hohem technischen Aufwand zu erhalten. In technischen Prozessen, in denen Cyclopenten in den erforderlichen großtechnischen Mengen anfällt, liegt dieses in Gemischen mit anderen Kohlenwasserstoffen wie beispielsweise Cyclopenten vor. Bedingt durch die ähnlichen Siedepunkte ist die Auftrennung über beispielsweise destillative Methoden mit einem erheblichen Aufwand verbunden.The Use of pure starting materials, as in the scientific cited above Work described, may be for the Enlightenment of reaction mechanisms can be of great value, but is in the Practice has some drawbacks. This is, for example, cyclopentene in the high purity described above only with very high technical effort to obtain. In technical processes in which cyclopentene in the necessary large-scale Amounts accrued, this is in mixtures with other hydrocarbons such as cyclopentene in front. Due to the similar The boiling point is the separation over for example, distillation methods with considerable effort connected.

Eine der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben war es daher, ein Verfahren bereitzustellen, das es erlaubt, bei der Cyclopentanon-Herstellung als Edukt Cyclopenten, das in einem Gemisch vorliegt, das höchstens 95 Gew.-% Cyclopenten aufweist, einzusetzen, wie es beispielsweise in großtechnischen Verfahren anfällt.A It was the objects underlying the present invention therefore to provide a process which allows the cyclopentanone production as a starting material cyclopentene, which is in a mixture, the maximum Has 95 wt .-% cyclopentene, as used for example in large-scale Procedure arises.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Cyclopentanon, mindestens umfassend folgende Schritte (i) bis (iii):

  • (i) Bereitstellen eines Cyclopenten enthaltenden Gemisches G(i);
  • (ii) Bereitstellen von gasförmigem N2O oder eines Gasgemisches G(ii), enthaltend mindestens 30 Vol. % N2O, bezogen auf das Gesamtvolumen des Gemisches G(ii);
  • (iii) Inkontaktbringen des Gemisches G(i) mit dem Gemisch G(ii) unter Erhalt eines Gemisches G(iii), enthaltend Cyclopentanon,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gemisch G(i) mindestens 25 Gew.-% und höchstens 95 Gew.-% Cyclopenten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches G(i), enthält.Accordingly, the present invention relates to a process for the preparation of cyclopentanone, comprising at least the following steps (i) to (iii):
  • (i) providing a cyclopentene-containing mixture G (i);
  • (ii) providing gaseous N 2 O or a gas mixture G (ii) containing at least 30% by volume of N 2 O, based on the total volume of the mixture G (ii);
  • (iii) bringing mixture G (i) into contact with mixture G (ii) to obtain a mixture G (iii) containing cyclopentanone,
which is characterized in that the mixture G (i) contains at least 25% by weight and at most 95% by weight of cyclopentene, based on the total weight of the mixture G (i).

Grundsätzlich kann das Gemisch G(i) zusätzlich zu Cyclopenten jede weitere Verbindung enthalten. Geeignet sind unter anderem auch Verbindungen, die bei dem Inkontaktbringen gemäß (iii) ebenfalls mit N2O reagieren können. Bevorzugt sind hierbei solche Verbindungen, die zwar prinzipiell mit N2O reagieren können, bei den gemäß (iii) gewählten Reaktionsbedingungen jedoch gegenüber N2O inert sind. Der Begriff „inert", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bezeichnet Verbindungen, die bei den gemäß (iii) gewählten Reaktionsbedingungen mit N2O entweder nicht reagieren oder im Vergleich zur Reaktion von Cyclopenten mit N2O derart eingeschränkt reagieren, dass ihr Umsetzungsprodukt mit N2O im aus (iii) resultierenden Gemisch zu höchstens 15 Gew.-%, bevorzugt zu höchstens 10 Gew.-% und besonders bevorzugt zu höchstens 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der aus (iii) resultierenden Mischung, enthalten ist.In principle, the mixture G (i) can ent, in addition to cyclopentene, any further compound hold. Also suitable are, inter alia, compounds which can also react with N 2 O when brought into contact according to (iii). Preferred compounds are those which, in principle, can react with N 2 O, but are inert towards N 2 O under the reaction conditions chosen according to (iii). The term “inert”, as used in the context of the present invention, denotes compounds which either do not react with N 2 O under the reaction conditions chosen according to (iii) or react in such a restricted manner in comparison with the reaction of cyclopentene with N 2 O, that their reaction product with N 2 O in the mixture resulting from (iii) is at most 15% by weight, preferably at most 10% by weight and particularly preferably at most 5% by weight, in each case based on the total weight of the from (iii ) resulting mixture is included.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gemisch G(i) zusätzlich zu Cyclopenten mindestens eine beim Inkontaktbringen gemäß (iii) gegenüber N2O inerte Verbindung enthält.Accordingly, the present invention also relates to a process as described above, which is characterized in that the mixture G (i) contains, in addition to cyclopentene, at least one compound which is inert to N 2 O when brought into contact according to (iii).

Als inerte Verbindungen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Alkane wie beispielsweise Hexan, Octan, Decan, Dodecan oder Toluol oder Benzol oder Alkylbenzole wie beispielsweise Toluol, Xylole, Ethylbenzol oder Ether wie beispielsweise Methyl-tert-Butylether, Tetrahydrofuran, Diethylether oder Ester wie beispielsweise Methylacetat, Ethylacetat, Methylbenzoat oder Nitrile wie beispielsweise Acetonitril, Benzonitril oder Alkohole wie beispielsweise Butanol, 2-Ethylhexanol, Ethanol oder Phenole wie beispielsweise Phenol, Kresole oder Amine wie beispielsweise Anilin, Triethylamin, N,N-Dimethylanilin oder Gemische aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen oder zwei oder mehr Verbindungen der genannten Klassen geeignet.As Inert compounds are alkanes in the context of the present invention such as hexane, octane, decane, dodecane or toluene or benzene or alkylbenzenes such as toluene, xylenes, ethylbenzene or ethers such as methyl tert-butyl ether, tetrahydrofuran, diethyl ether or Esters such as methyl acetate, ethyl acetate, methyl benzoate or nitriles such as acetonitrile, benzonitrile or alcohols such as butanol, 2-ethylhexanol, ethanol or phenols such as for example phenol, cresols or amines such as aniline, Triethylamine, N, N-dimethylaniline or mixtures of two or more of the compounds mentioned or two or more compounds of the classes mentioned are suitable.

Ganz besonders bevorzugt sind solche Verbindungen, die bei den gemäß (iii) gewählten Reaktionsbedingungen mit N2O nicht reagieren.Those compounds which do not react with N 2 O under the reaction conditions chosen according to (iii) are very particularly preferred.

Im Rahmen einer diesbezüglich bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Eduktgemisch G(i) ein Gemisch eingesetzt, das aus Spaltung und Partialhydrierung von Dicyclopentadien in Anwesenheit eines Lösungsmittels gewonnen wird und Cyclopenten enthält, wobei das Lösungsmittel aus den oben genannten inerten Verbindungen ausgewählt wird. Bevorzugt wird hierbei zur Partialhydrierung ein 2:1-Gemisch aus Dicyclopentadien und Toluol eingesetzt. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der JP 2000053597 A beschrieben, die diesbezüglich durch Bezugnahme in den Kontext der vorliegenden Anmeldung vollumfänglich einbezogen wird.In a preferred embodiment of the process according to the invention in this respect, a mixture is used as the starting material mixture G (i) which is obtained from the cleavage and partial hydrogenation of dicyclopentadiene in the presence of a solvent and contains cyclopentene, the solvent being selected from the inert compounds mentioned above. A 2: 1 mixture of dicyclopentadiene and toluene is preferably used for the partial hydrogenation. This method is for example in the JP 2000053597 A described, which is hereby fully incorporated by reference into the context of the present application.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Gemisch G(i) zu mindestens 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches G(i), aus Kohlenwasserstoffen. Neben den Kohlenwasserstoffen kann demgemäß das Gemisch G(i) noch zu höchstens 1 Gew.-% mindestens eine weitere Verbindung enthalten, wobei unter anderem mindestens eine der oben genannten, von Kohlenwasserstoffen verschiedene, inerten bevorzugten Verbindungen zu höchstens 1 Gew.-% enthalten sein kann. Auch andere Verbindungen können zu höchstens 1 Gew.-% unter der Maßgabe enthalten sein, dass sie die Umsetzung von Cyclopenten gemäß (iii) nicht stören.According to one another preferred embodiment of the method according to the invention there is the mixture G (i) to at least 99 wt .-%, based on the Total weight of the mixture G (i), from hydrocarbons. Next Accordingly, the mixture G (i) can still be added to the hydrocarbons at the most 1 wt .-% contain at least one further compound, under other at least one of the above, of hydrocarbons various inert preferred compounds at most 1 wt .-% can be included. Other connections can also at the most 1% by weight under the proviso be included that they implement the reaction of cyclopentene according to (iii) do not bother.

Der Begriff "Kohlenwasserstoffgemisch", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bezeichnet ein Gemisch aus Verbindungen, von denen jede ein nicht substituierter Kohlenwasserstoff ist und daher nur aus den Atomen C und H besteht. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Kohlenwasserstoffgemische enthalten dabei zu höchstens 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des jeweiligen Gemisches G(i), weitere Verbindungen. Weiter bevorzugt enthält das Gemisch zu höchstens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt zu höchstens 0,1 Gew. %, weiter bevorzugt zu höchstens 0,01 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zu höchstens 0,001 Gew. % weitere Verbindungen.The Term "hydrocarbon mixture" as used in the context of the present invention refers to a mixture from compounds, each of which is an unsubstituted hydrocarbon and therefore only consists of the atoms C and H. The under the Contain present hydrocarbon mixtures used at the most 1 wt .-%, based on the total weight of the respective mixture G (i), further connections. The mixture more preferably contains at most 0.5 wt%, further preferably at most 0.1% by weight, more preferably at most 0.01% by weight and very particularly preferably at most 0.001% by weight of other compounds.

Insbesondere bevorzugt sind Gemische G(i), die im Rahmen der Messgenauigkeit der jeweils eingesetzten Untersuchungsmethoden keine weiteren Verbindungen enthalten.In particular mixtures G (i) which are within the scope of the measurement accuracy are preferred of the examination methods used in each case no further connections contain.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gemisch G(i) bei den gemäß (iii) gewählten Reaktionsbedingungen flüssig. Unter anderem bevorzugt sind hierbei Gemische G(i), die bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck flüssig sind. Hierbei sind etwa Gemische zu nennen, von denen jede enthaltene Verbindung bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck flüssig ist. Ebenso sind Gemische denkbar, die bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck flüssig sind und dabei mindestens eine Verbindung enthalten, die beispielsweise bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck fest oder gasförmig ist, bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck in dem Gemisch G(i) jedoch gelöst vorliegt.According to one preferred embodiment the mixture G (i) in the case of (iii) chosen reaction conditions liquid. Mixtures G (i) which are at ambient temperature are preferred among others and ambient pressure fluid are. Mixtures should be mentioned here, each of which contains Connection is fluid at ambient temperature and pressure. Mixtures are also conceivable at ambient temperature and pressure liquid are and contain at least one compound, for example is solid or gaseous at ambient temperature and pressure, at ambient temperature and pressure in the mixture G (i), however solved.

Im Rahmen einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gemisch G(i) eingesetzt, das zu mindestens 99 Gew. % aus C5-Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffen mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen besteht. Neben Cyclopenten können demgemäß mindestens ein weiterer C5-Kohlenwasserstoff oder mindestens ein Kohlenwasserstoff mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen oder ein Gemisch aus mindestens einem weiteren C5-Kohlenwasserstoff und mindestens einem Kohlenwasserstoff mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen in G(i) enthalten sein.In a likewise preferred embodiment of the process according to the invention, a mixture G (i) is used which consists of at least 99% by weight of C 5 hydrocarbons and hydrocarbons with more than 5 carbon atoms. In addition to cyclopentene, at least one further C 5 hydrocarbon or at least one hydrocarbon with more than 5 carbon atoms or a mixture of at least one further C 5 hydrocarbon and at least one hydrocarbon with more than 5 carbon atoms can be contained in G (i).

Demgemäß beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gemisch G(i) mindestens 99 Gew.-% C5-Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffe mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen enthält.Accordingly, the present invention also describes a process as described above, which is characterized in that the mixture G (i) contains at least 99% by weight of C 5 hydrocarbons and hydrocarbons having more than 5 carbon atoms.

Als unter anderem besonders bevorzugte Kohlenwasserstoffe mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen werden die bereits oben im Rahmen der inerten Verbindungen genannten Kohlenwasserstoffe eingesetzt.As among other things, particularly preferred hydrocarbons with more than 5 carbon atoms are the ones already mentioned in the context of the inert compounds mentioned hydrocarbons used.

Wie bereits oben erwähnt, werden als Eduktgemische G(i) bevorzugt solche Gemische eingesetzt, wie sie in großtechnischen Verfahren anfallen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind hierbei Gemische bevorzugt, die zu mindestens 95 Gew. %, weiter bevorzugt zu mindestens 97 Gew.-% und besonders bevorzugt zu mindestens 99 Gew.-% aus C5-, C6- und C7-Kohlenwasserstoffen bestehen.As already mentioned above, the starting mixtures G (i) used are preferably those mixtures which are obtained in industrial processes. For the purposes of the present invention, preference is given to mixtures which comprise at least 95% by weight, more preferably at least 97% by weight and particularly preferably at least 99% by weight of C 5 -, C 6 - and C 7 -hydrocarbons consist.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gemisch G(i) zu mindestens 99 Gew.-% C5- und C6- oder C5- und C7- oder C5- und C6- und C7-Kohlenwasserstoffe enthält.Accordingly, the present invention also relates to a process as described above, which is characterized in that the mixture G (i) to at least 99% by weight of C 5 and C 6 or C 5 and C 7 or C 5 - And contains C 6 - and C 7 hydrocarbons.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann dabei das Gemisch G(i) neben Cyclopenten entweder mindestens einen weiteren C5-Kohlenwasserstoff oder mindestens einen C6-Kohlenwasserstoff oder mindestens einen C7-Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus mindestens einem weiteren C5-Kohlenwasserstoff und mindestens einem C6-Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus mindestens einem weiteren C5-Kohlenwasserstoff und mindestens einem C7-Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus mindestens einem weiteren C5-Kohlenwasserstoff und mindestens einem C6-Kohlenwasserstoff und mindestens einem C7-Kohlenwasserstoff enthalten.In the context of the present invention, in addition to cyclopentene, the mixture G (i) can contain either at least one further C 5 hydrocarbon or at least one C 6 hydrocarbon or at least one C 7 hydrocarbon or a mixture of at least one further C 5 hydrocarbon and at least one contain a C 6 hydrocarbon or a mixture of at least one further C 5 hydrocarbon and at least one C 7 hydrocarbon or a mixture of at least one further C 5 hydrocarbon and at least one C 6 hydrocarbon and at least one C 7 hydrocarbon.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Eduktgemisch G(i) ein Kohlenwasserstoffgemisch eingesetzt, das aus einem Steamcracker oder einer Raffinerie gewonnen wird und Cyclopenten enthält. In diesem Zusammenhang sind beispielsweise C5-Schnitte aus Steamcracker-Anlagen bevorzugt, die im Wesentlichen nur C5- und C6-Kohlenwasserstoffe enthalten. Kohlenwasserstoffe mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen sind in den großtechnisch anfallenden C5-Schnitten nicht enthalten, die neben Cyclopenten beispielsweise 2-Buten, Isopentan, 1-Penten, 2-Methylbuten-1, trans-2-Penten, n-Penten, cis-2-Penten, 2-Methylbuten-2, Cyclopentan, 2,2-Dimethylbutan, 2-Methylpentan, 3-Methylpentan, n-Hexan und Benzol umfassen. Im Allgemeinen enthält ein C5-Schnitt aus einer Steamcracker-Anlage Cyclopenten im Bereich von 5 bis 60 Gew.-% und bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 Gew.-%.In a preferred embodiment of the process according to the invention, a hydrocarbon mixture which is obtained from a steam cracker or a refinery and contains cyclopentene is used as the starting material mixture G (i). In this context, for example, C 5 cuts from steam cracker plants are preferred which essentially contain only C 5 and C 6 hydrocarbons. Hydrocarbons with more than 6 carbon atoms are not included in the large-scale C 5 cuts, which in addition to cyclopentene, for example 2-butene, isopentane, 1-pentene, 2-methylbutene-1, trans-2-pentene, n-pentene, cis- 2-pentene, 2-methylbutene-2, cyclopentane, 2,2-dimethylbutane, 2-methylpentane, 3-methylpentane, n-hexane and benzene. In general, a C 5 section from a steam cracker plant contains cyclopentene in the range from 5 to 60% by weight and preferably in the range from 20 to 50% by weight.

Daher beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gemisch G(i) zu mindestens 99 Gew.-% ein Gemisch aus C5- und C6-Kohlenwasserstoffen enthält.The present invention therefore also describes a process as described above, which is characterized in that the mixture G (i) contains at least 99% by weight of a mixture of C 5 and C 6 hydrocarbons.

Erfindungsgemäß kann dieses Gemisch aus im wesentlichen C5- und C6-Kohlenwasserstoffen, das bevorzugt als C5-Schnitt aus einer Steamcracker-Anlage gewonnen wird, als solches eingesetzt werden. Bevorzugt wird das Gemisch aus im wesentlichen C5- und C6-Kohlenwasserstoffen vor der erfindungsgemäßen Umsetzung gemäß Schritt (iii) einer Reinigung unterzogen, bei der wiederum bevorzugt im Vergleich zu Cyclopenten leichter siedende Verbindungen abgetrennt werden. Während hierbei sämtliche denkbaren Methoden einsetzbar sind, ist die destillative Auftrennung des Gemisches bevorzugt.According to the invention, this mixture of essentially C 5 and C 6 hydrocarbons, which is preferably obtained as a C 5 cut from a steam cracker plant, can be used as such. The mixture of essentially C 5 - and C 6 -hydrocarbons is preferably subjected to a purification before the reaction according to the invention in step (iii), in which, in comparison to cyclopentene, lower-boiling compounds are preferably removed. While all conceivable methods can be used here, the distillative separation of the mixture is preferred.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden hierbei bevorzugt Gemische G(i) erhalten, die zu höchstens 10 Gew.-% C5- und/oder C6-Kohlenwasserstoffe enthalten, die leichter sieden als Cyclopenten. Sollte im zu reinigenden Gemisch G(i) gegebenenfalls zusätzlich mindestens ein C4-Kohlenwasserstoff enthalten sein, so werden durch die bevorzugt eingesetzte Destillation bevorzugt Gemische G(i) erhalten, die zu höchstens 10 Gew.-% C4- und/oder C5- und/oder C6-Kohlenwasserstoffe enthalten, die leichter sieden als Cyclopenten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden hierbei besonders bevorzugt Gemische G(i) erhalten, die zu höchstens 5 Gew.-%, weiter bevorzugt zu höchstens 3 Gew.-% und besonders bevorzugt zu höchstens 2 Gew.-% C5- und/oder C6-Kohlenwasserstoffe enthalten, die leichter sieden als Cyclopenten. Sollte im zu reinigenden Gemisch G(i) gegebenenfalls zusätzlich mindestens ein C4-Kohlenwasserstoff enthalten sein, so werden durch die bevorzugt eingesetzte Destillation bevorzugt Gemische G(i) erhalten, die zu höchstens 5 Gew.-%, weiter bevorzugt zu höchstens 3 Gew.-% und besonders bevorzugt zu höchstens 2 Gew.-% C4- und/oder C5- und/oder C6-Kohlenwasserstoffe enthalten, die leichter sieden als Cyclopenten.In the context of the present invention, mixtures G (i) are preferably obtained which contain at most 10% by weight of C 5 and / or C 6 hydrocarbons which boil more easily than cyclopentene. If the mixture to be purified G (i) may additionally contain at least one C 4 hydrocarbon, the preferred distillation preferably gives mixtures G (i) which contain at most 10% by weight of C 4 - and / or C 5 - and / or C 6 hydrocarbons that boil more easily than cyclopentene. Within the scope of the present invention, mixtures G (i) are particularly preferably obtained which contain at most 5% by weight, more preferably at most 3% by weight and particularly preferably at most 2% by weight of C 5 - and / or C 6 hydrocarbons that boil more easily than cyclopentene. If the mixture to be purified G (i) may additionally contain at least one C 4 hydrocarbon, the preferred distillation preferably gives mixtures G (i) which comprise at most 5% by weight, more preferably at most 3% by weight .-% and particularly preferably to a maximum of 2% by weight of C 4 and / or C 5 and / or C 6 hydrocarbons which boil more easily than cyclopentene.

Demgemäß beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gemisch G(i) mindestens 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches G(i), an C5- und C6-Kohlenwasserstoffen und höchstens 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches G(i), an im Vergleich zu Cyclopenten leichter siedenden Kohlenwasserstoffen enthält.Accordingly, the present invention also describes a process as described above, which is characterized in that the mixture G (i) at least 99% by weight, based on the total weight of the mixture G (i), of C 5 - and C 6 Hydrocarbons and at most 2 wt .-%, based on the total weight of the mixture G (i), in comparison contains hydrocarbons with lower boiling points to cyclopentene.

Im Rahmen einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gemisch G(i) eingesetzt, das zu mindestens 99 Gew.-% aus C5- und C7-Kohlenwasserstoffen besteht. Neben Cyclopenten können demgemäß mindestens ein weiterer C5-Kohlenwasserstoff oder mindestens ein C7-Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus mindestens einem weiteren C5-Kohlenwasserstoff und mindestens einem C7-Kohlenwasserstoff in G(i) enthalten sein.In a likewise preferred embodiment of the process according to the invention, a mixture G (i) is used which consists of at least 99% by weight of C 5 and C 7 hydrocarbons. In addition to cyclopentene, at least one further C 5 hydrocarbon or at least one C 7 hydrocarbon or a mixture of at least one further C 5 hydrocarbon and at least one C 7 hydrocarbon can accordingly be present in G (i).

Demgemäß beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gemisch G(i) mindestens 99 Gew.-% C5- und C7-Kohlenwasserstoffe enthält.Accordingly, the present invention also describes a process as described above, which is characterized in that the mixture G (i) contains at least 99% by weight of C 5 and C 7 hydrocarbons.

Als C7-Kohlenwasserstoff sei beispielsweise besonders bevorzugt Toluol genannt.As C 7 hydrocarbon, for example, toluene is particularly preferred.

Im Rahmen einer diesbezüglich bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Eduktgemisch G(i) ein Kohlenwasserstoffgemisch eingesetzt, das aus Spaltung und Partialhydrierung von Dicyclopentadien in Anwesenheit von Toluol als Lösungsmittel gewonnen wird und Cyclopenten enthält. Bevorzugt wird hierbei zur Partialhydrierung ein 2:1-Gemisch aus Dicyclopentadien und Toluol eingesetzt. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der JP 2000053597 A beschrieben, die diesbezüglich durch Bezugnahme in den Kontext der vorliegenden Anmeldung vollumfänglich einbezogen wird.In a preferred embodiment of the process according to the invention in this regard, a starting material mixture G (i) is a hydrocarbon mixture which is obtained from cleavage and partial hydrogenation of dicyclopentadiene in the presence of toluene as solvent and contains cyclopentene. A 2: 1 mixture of dicyclopentadiene and toluene is preferably used for the partial hydrogenation. This method is for example in the JP 2000053597 A described, which is hereby fully incorporated by reference into the context of the present application.

Die derart erhaltenen Gemische enthalten im allgemeinen Cyclopenten in einem Bereich von 25 bis 75 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 35 bis 65 Gew.-% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 60 Gew.-%. Neben Cyclopenten enthalten die Reaktionsgemische hauptsächlich Cyclopentan und Toluol. Im allgemeinen besteht das aus Spaltung und Partialhydrierung eines Gemisches aus Dicyclopentadien und Toluol gewonnene Gemisch, das als Gemisch G(i) im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden kann, zu mindestens 99 Gew.-% aus Cyclopenten, Toluol und Cyclopenten.The Mixtures obtained in this way generally contain cyclopentene in a range from 25 to 75% by weight, preferably in a range from 35 to 65% by weight and particularly preferably in a range from 40 to 60% by weight. In addition to cyclopentene, the reaction mixtures contain mainly Cyclopentane and toluene. Generally this consists of cleavage and partial hydrogenation of a mixture of dicyclopentadiene and toluene obtained mixture, the mixture G (i) in the process according to the invention can be used, at least 99 wt .-% of cyclopentene, Toluene and cyclopentene.

Das gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform erhaltene Gemisch, das zu mindestens 99 Gew.-% aus Cyclopenten, Toluol und Cyclopentan besteht, kann als solches eingesetzt werden.The according to this preferred embodiment obtained mixture, which contains at least 99% by weight of cyclopentene, Toluene and cyclopentane can be used as such.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird das aus der Spaltung und Partialhydrierung eines Gemisches aus Dicyclopentadien und Toluol gewonnene Gemisch vor dem Einsatz als Gemisch G(i) im erfindungsgemäßen Verfahren mindestens einer destillativen Trennung unterzogen, in dem ein Leichtsiedergemisch erhalten wird, das Cyclopenten im allgemeinen im Bereich von 60 bis 95 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 70 bis 90 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 75 bis 85 Gew.-% enthält. Weiter enthält dieses Leichtsiedergemisch Toluol im allgemeinen von höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 10 Gew.-% und besonders bevorzugt von höchstens 5 Gew.-%, und Cyclopentan im allgemeinen im Bereich von 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 7 bis 22 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%. Dieses Leichtsiedergemisch wird dann im erfindungsgemäßen Verfahren als Gemisch G(i) eingesetzt.According to one further preferred embodiment it becomes from the splitting and partial hydrogenation of a mixture Mixture obtained from dicyclopentadiene and toluene before use as mixture G (i) in the process according to the invention at least one subjected to separation by distillation, in which a low boiler mixture is obtained, the cyclopentene generally in the range of 60 to 95% by weight, preferably in the range from 70 to 90% by weight and particularly preferably in the range from 75 to 85% by weight. This also contains Low boiling mixture toluene generally of at most 20 wt .-%, preferably of at the most 10 wt .-% and particularly preferably of at most 5 wt .-%, and cyclopentane generally in the range from 5 to 25% by weight, preferably in the range from 7 to 22% by weight and particularly preferably in the range from 10 to 20% by weight. This low boiler mixture is then in the process according to the invention used as mixture G (i).

Weiter bevorzugt enthält das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Gemisch G(i) Cyclopenten in einem Bereich von 30 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 90 Gew.-%, weiter besonders bevorzugt in einem Bereich von 45 bis 90 Gew.-% und insbesondere bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 85 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches G(i).Further preferably contains that in the context of the inventive method Mixture G (i) cyclopentene used in a range from 30 to 90 % By weight, particularly preferably in a range from 40 to 90% by weight, further particularly preferably in a range from 45 to 90% by weight and particularly preferably in a range from 50 to 85% by weight, each based on the total weight of the mixture G (i).

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung daher auch die Verwendung eines cyclopentenhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches als Edukt zur Herstellung von Cyclopentanon, dadurch gekennzeichnet, dass das cyclopentenhaltige Kohlenwasserstoffgemisch entweder der C5-Schnitt einer Steamcracker-Anlage oder das aus der Partialhydrierung von Cyclopentadien erhaltene und Cyclopenten enthaltende Gemisch oder ein Gemisch des C5-Schnittes einer Steamcracker-Anlage und dem aus der Partialhydrierung von Cyclopentadien erhaltenen und Cyclopenten enthaltenden Gemisch ist.In particular, the present invention therefore also relates to the use of a cyclopentene-containing hydrocarbon mixture as starting material for the preparation of cyclopentanone, characterized in that the cyclopentene-containing hydrocarbon mixture is either the C 5 section of a steam cracker plant or the mixture obtained from the partial hydrogenation of cyclopentadiene and containing cyclopentene, or a Mixture of the C 5 section of a steam cracker plant and the mixture obtained from the partial hydrogenation of cyclopentadiene and containing cyclopentene.

Erfindungsgemäß wird zur Umsetzung gemäß Schritt (iii) ein zu mindestens 30 Vol.-% N2O enthaltendes Gasgemisch G(ii) eingesetzt, wobei im allgemeinen auch reines N2O eingesetzt werden kann.According to the invention, a gas mixture G (ii) containing at least 30% by volume of N 2 O is used for the reaction in step (iii), it also generally being possible to use pure N 2 O.

Der Begriff „Gasgemisch", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bezeichnet ein Gemisch aus zwei oder mehr Verbindungen, die sich bei Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur im gasförmigen Zustand befinden.The Term "gas mixture" as used in the context of used in the present invention refers to a mixture of two or more connections that are at ambient pressure and temperature in gaseous Condition.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein mindestens 20 Vol.-% N2O enthaltendes Gasgemisch eingesetzt, wobei wiederum bevorzugt Gemische G(ii) mit einem N2O-Gehalt im Bereich von 20 bis 95 Vol. %, weiter bevorzugt im Bereich von 30 bis 90 Vol.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 40 bis 85 Vol.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 50 bis 80 Vol.-% eingesetzt werden.According to a preferred embodiment, a gas mixture containing at least 20% by volume of N 2 O is used, again mixtures G (ii) with an N 2 O content in the range from 20 to 95% by volume, more preferably in the range of 30 to 90% by volume, more preferably in the range from 40 to 85% by volume and particularly preferably in the range from 50 to 80% by volume.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gemisch G(ii) höchstens 90 Vol.-% N2O enthält.Accordingly, the present invention also relates to a process as described above, which is characterized in that the mixture G (ii) contains at most 90% by volume of N 2 O.

Wird ein Gasgemisch G(ii) eingesetzt, so kann dieses neben N2O noch mindestens ein weiteres Gas enthalten. Hierbei sind im Wesentlichen sämtliche Gase denkbar, solange gewährleistet ist, dass die Umsetzung von Cyclopenten mit N2O gemäß Schritt (iii) möglich ist. Insbesondere sind demzufolge Gemische G(ii) bevorzugt, die neben N2O mindestens ein Inertgas enthalten. Der Begriff „Inertgas", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bezeichnet ein Gas, das sich hinsichtlich der Umsetzung von N2O mit Cyclopenten inert verhält. Als Inertgase sind beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Argon, Methan, Ethan und Propan zu nennen.If a gas mixture G (ii) is used, it can contain at least one further gas in addition to N 2 O. Essentially, all gases are conceivable here, as long as it is ensured that the reaction of cyclopentene with N 2 O in step (iii) is possible. Accordingly, particular preference is given to mixtures G (ii) which, in addition to N 2 O, contain at least one inert gas. The term “inert gas” as used in the context of the present invention denotes a gas which is inert with regard to the reaction of N 2 O with cyclopentene. Examples of inert gases are nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, argon, methane, ethane and To call propane.

Ebenso können im Gemisch G(ii) auch Gase enthalten sein, die sich bei der Umsetzung von N2O mit Cyclopenten nicht als Inertgase verhalten. Als solche Gase sind unter anderem NOx oder beispielsweise Sauerstoff zu nennen. Der Begriff „NOx", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden wird, bezeichnet sämtliche Verbindungen NaOb außer N2O. Statt dem Begriff „NOx" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch der Begriff „Stickoxide" verwendet. In einem solchen Fall ist es bevorzugt, solche Gemische G(ii) einzusetzen, deren Gehalt an diesen Gasen höchstens 0,5 Vol. %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches G(ii), beträgt.Mixtures G (ii) may also contain gases which do not behave as inert gases in the reaction of N 2 O with cyclopentene. Such gases include NO x or, for example, oxygen. The term “NO x ” as understood in the context of the present invention denotes all compounds N a O b except N 2 O. Instead of the term “NO x ”, the term “nitrogen oxides” is also used in the context of the present invention. In such a case, it is preferred to use mixtures G (ii) whose content of these gases is at most 0.5% by volume, based on the total weight of the mixture G (ii).

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch G(ii) höchstens 0,5 Vol % Sauerstoff oder höchstens 0,5 Vol % Stickoxide oder höchstens sowohl 0,5 Vol-% Sauerstoff als auch 0,5 Vol-% Stickoxide, jeweils bezogen auf das Gesamtvolumen des Gemisches G(ii), enthält. Ein Wert von beispielsweise 0,5 Vol.-% bezeichnet hierbei einen Gesamtgehalt aller möglichen Stickoxide außer N2O von 0,5 Vol.-%.Accordingly, the present invention also relates to a process as described above, which is characterized in that the mixture G (ii) at most 0.5 vol% oxygen or at most 0.5 vol% nitrogen oxides or at most both 0.5 vol% oxygen as well as 0.5 vol% nitrogen oxides, each based on the total volume of the mixture G (ii). A value of, for example, 0.5% by volume denotes a total content of all possible nitrogen oxides other than N 2 O of 0.5% by volume.

Die Zusammensetzung der Gasgemische G(ii) wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung gaschromatographisch bestimmt.The Composition of the gas mixtures G (ii) is within the scope of the present Invention determined by gas chromatography.

Insbesondere ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, Gasgemische G(ii) einzusetzen, die aus großtechnischen Verfahren erhalten werden. Sollten demgemäß diese Gemische G(ii) mehr als 0,5 Vol.-% Sauerstoff oder Stickoxide enthalten, so können diese zwar im Allgemeinen im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Bevorzugt werden diese Gemische G(ii), wie auch solche Gemische G(ii) ähnlicher Zusammensetzung, die nicht aus großtechnischen Verfahren erhalten werden, vor dem Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren mindestens einem Reinigungsschritt unterworfen, in dem der Gehalt an Sauerstoff und/oder Stickoxiden auf höchstens 0,5 Vol.% eingestellt wird.In particular it is possible within the scope of the present invention to use gas mixtures G (ii), those from large-scale Procedure can be obtained. Accordingly, these mixtures should be G (ii) more than 0.5 vol .-% contain oxygen or nitrogen oxides, they can are generally used in the method according to the invention. These mixtures G (ii) are preferred, as are such mixtures G (ii) more similar Composition not obtained from industrial processes be at least one before use in the inventive method Subjected cleaning step in which the content of oxygen and / or Nitrogen oxides at most 0.5 vol.% Is set.

Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Gasgemisch G(ii) der Abgasstrom einer Adipinsäureanlage eingesetzt, bei der durch Oxidation von Cyclohexanol/Cyclohexanon-Gemischen mit Salpetersäure pro Mol gebildeter Adipinsäure im Allgemeinen 0,8 bis 1,0 mol N2O gebildet werden. Wie beispielsweise in A. Uriate et al., Stud. Surf. Sci. Catal. 130, S. 743-748 (2000) beschrieben, enthalten die Abgase von Adipinsäureanlagen jedoch in unterschiedlichen Konzentrationen noch weitere Bestandteile wie unter anderem Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickoxide, Wasser und flüchtige organische Verbindungen.According to a very particularly preferred embodiment, the gas mixture G (ii) used is the waste gas stream from an adipic acid plant in which 0.8 to 1.0 mol of N 2 O are generally formed by oxidation of cyclohexanol / cyclohexanone mixtures with nitric acid per mole of adipic acid formed , As for example in A. Uriate et al., Stud. Surf. Sci. Catal. 130, pp. 743-748 (2000), however, the exhaust gases from adipic acid plants also contain other constituents in different concentrations, such as nitrogen, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxides, water and volatile organic compounds.

Wie bereits oben beschrieben, kann ein solcher Abgasstrom einer Adipinsäureanlage direkt in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Bevorzugt wird der Abgasstrom gereinigt. Dazu sind beispielsweise sämtliche Verfahren denkbar, die es ermöglichen, den Gehalt des Abgasstroms an Sauerstoff und/oder Stickoxiden auf jeweils höchstens 0,5 Vol.-% einzustellen. In der oben zitierten Schrift von A. Uriate et al. werden verschiedene Möglichkeiten offenbart, wie ein solcher Abgasstrom zur Verwendung bei der katalytischen Benzolhydroxylierung gereinigt werden kann. Es werden Absorptionsverfahren wie beispielsweise Druckwechselabsorption, Membrantrennverfahren, Tieftemperaturdestillation oder eine Kombination aus selektiver katalytischer Reduktion mit Ammoniak, gefolgt von der katalytischen Entfernung von Sauerstoff beschrieben. Sämtliche dieser Reinigungsmethoden sind auch anwendbar, um den Abgasstrom einer Adipinsäureanlage, der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, zu reinigen.How Such an exhaust gas flow from an adipic acid plant can already be described above directly in the process according to the invention be used. The exhaust gas stream is preferably cleaned. To do this for example all Methods conceivable that allow the content of oxygen and / or nitrogen oxides in the exhaust gas flow at most 0.5% by volume. In the above-mentioned work by A. Uriate et al. are different options discloses how such an exhaust stream for use in catalytic Benzene hydroxylation can be cleaned. There will be absorption processes such as pressure swing absorption, membrane separation processes, Low temperature distillation or a combination of selective catalytic reduction with ammonia, followed by catalytic Removal of oxygen is described. All of these cleaning methods are also applicable to the exhaust gas flow of an adipic acid plant in the method according to the invention is used to clean.

Besonders bevorzugt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Abgasstrom einer Adipinsäureanlage im Falle, dass dieser Sauerstoff und/oder Stickoxide zu jeweils mehr als 0,5 Vol.-% enthält, aufgereinigt. Bevorzugt erfolgt diese Aufreinigung destillativ.Especially the exhaust gas stream is preferred in the context of the present invention an adipic acid plant in the event that this oxygen and / or nitrogen oxides to each contains more than 0.5% by volume, purified. This purification is preferably carried out by distillation.

Demgemäß beschreibt die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines cyclopentenhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches als Edukt zur Herstellung von Cyclopentanon, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das cyclopentenhaltige Kohlenwasserstoffgemisch entweder der C5-Schnitt einer Steamcracker-Anlage oder das aus der Partialhydrierung von Cyclopentadien erhaltene und Cyclopenten enthaltende Gemisch oder ein Gemisch des C5-Schnittes einer Steamcracker-Anlage und dem aus der Partialhydrierung von Cyclopentadien erhaltenen und Cyclopenten enthaltenden Gemisch ist, und die weiter dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Umsetzung der Abgasstrom einer Adipinsäureanlage eingesetzt wird.Accordingly, the present invention also describes the use of a cyclopentene-containing hydrocarbon mixture as starting material for the production of cyclopentanone, which is characterized in that the cyclopentene-containing hydrocarbon mixture is either the C 5 section of a steam cracker plant or the mixture obtained from the partial hydrogenation of cyclopentadiene and containing cyclopentene or is a mixture of the C 5 section of a steam cracker plant and the mixture obtained from the partial hydrogenation of cyclopentadiene and containing cyclopentene, and which is further characterized in that the exhaust gas stream of an adipic acid plant is used for the implementation.

Ebenso beschreibt die vorliegende Erfindung auch die Verwendung, wie oben beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gehalt des Abgasstroms der Adipinsäureanlage an Sauerstoff und/oder Stickoxiden vor der Umsetzung mit dem Kohlenwasserstoffgemisch auf jeweils höchstens 0,5 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Abgasstroms, eingestellt wurde.As well the present invention also describes the use as above described, which is characterized in that the content of the Exhaust gas flow from the adipic acid plant of oxygen and / or nitrogen oxides before the reaction with the hydrocarbon mixture each at most 0.5 vol .-%, based on the total volume of the exhaust gas flow, set has been.

Die Umsetzung gemäß Schritt (iii) kann generell gemäß sämtlicher Verfahrensführungen erfolgen, bei denen aus dem Gemisch G(i) und dem Gemisch G(ii) Cyclopentanon entsteht. Insbesondere sind kontinuierliche Verfahrensführungen und Fahrweisen der Umsetzung als Batch-Reaktion möglich.The Implementation according to step (iii) can generally according to all process guides take place in which from the mixture G (i) and the mixture G (ii) cyclopentanone arises. In particular, are continuous procedures and implementation procedures as a batch reaction possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Umsetzung gemäß Schritt (iii) in Batchfahrweise. Wiederum bevorzugt wird hierbei das Gemisch G(i) in einem geeigneten Reaktionsgefäß vorgelegt. Nachdem die Umsetzung, wie unten beschrieben, bevorzugt bei höheren Drücken als Atmosphärendruck erfolgt, wird als Reaktionsgefäß bevorzugt ein Autoklav verwendet.According to one preferred embodiment takes place the implementation according to step (iii) in batch mode. Again, the mixture is preferred G (i) placed in a suitable reaction vessel. After the implementation, as described below, preferably at pressures higher than atmospheric pressure takes place, is preferred as a reaction vessel used an autoclave.

Das Gemisch G(i) wird im Allgemeinen bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 300 °C, bevorzugt im Bereich von 180 bis 250 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 230 °C vorgelegt. Die Drücke liegen im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 500 bar, bevorzugt im Bereich von 10 bis 365 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 25 bis 250 bar.The Mixture G (i) is generally at temperatures in the range of 0 to 300 ° C, preferably in the range from 180 to 250 ° C. and particularly preferably in Range from 200 to 230 ° C submitted. The pressures are generally in the range from 1 to 500 bar, preferably in Range from 10 to 365 bar and particularly preferably in the range from 25 to 250 bar.

Nachdem das Gemisch G(i) bei den oben angegebene Temperaturen und Drücken vorgelegt wurde, wird es mit dem Gemisch G(ii) in Kontakt gebracht, wobei die im Reaktionsgefäß vorhandene Luft vor dem Inkontaktbringen durch eine geeignete Maßnahme zumindest teilweise entfernt werden kann. Bevorzugt wird das Reaktionsgefäß mit mindestens einem Gas oder Gasgemisch gespült, wobei beispielsweise mit Stickstoff oder einem anderen geeigneten Inertgas oder einem Gemisch aus zwei oder mehr dieser Gase gespült werden kann. Besonders bevorzugt wird als Spülgas Stickstoff verwendet.After this the mixture G (i) presented at the temperatures and pressures indicated above it is brought into contact with the mixture G (ii), whereby the air present in the reaction vessel before contacting it by means of a suitable measure, at least in part can be removed. The reaction vessel is preferred with at least flushed with a gas or gas mixture, taking, for example, with nitrogen or another suitable Inert gas or a mixture of two or more of these gases are purged can. Nitrogen is particularly preferably used as the purge gas.

Das Gemisch G(i) und das Gemisch (ii) beziehungsweise das reine N2O werden in Mengen eingebracht, bei denen das molare Verhältnis von Cyclopenten zu N2O im allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 5, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 3 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,9 bis 1,5 liegt.The mixture G (i) and the mixture (ii) or the pure N 2 O are introduced in amounts in which the molar ratio of cyclopentene to N 2 O is generally in the range from 0.1 to 5, preferably in the range from 0 , 5 to 3 and particularly preferably in the range from 0.9 to 1.5.

Zum Inkontaktbringen der Gemische G(i) und G(ii) wird das Gemisch G(ii) im Allgemeinen mit einem Druck im Bereich von 5 bis 500 bar, bevorzugt im Bereich von 10 bis 365 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 25 bis 200 bar in das Reaktionsgefäß eingebracht. Die Temperaturen, bei denen das Inkontaktbringen erfolgt, werden hierbei durch geeignete Maßnahmen derart eingestellt, dass die Umsetzung des im Gemisch G(i) enthaltenen Cyclopenten mit dem im Gemisch G(ii) enthaltenen N2O bevorzugt in flüssiger Phase stattfindet. Demgemäß liegen die Temperaturen, bei denen die Umsetzung stattfindet, im Allgemeinen im Bereich von 150 bis 300 °C, bevorzugt im Bereich von 180 bis 250 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 230 °C.To bring the mixtures G (i) and G (ii) into contact, the mixture G (ii) is generally at a pressure in the range from 5 to 500 bar, preferably in the range from 10 to 365 bar and particularly preferably in the range from 25 to 200 introduced bar into the reaction vessel. The temperatures at which the contacting takes place are adjusted by suitable measures such that the reaction of the cyclopentene contained in the mixture G (i) with the N 2 O contained in the mixture G (ii) preferably takes place in the liquid phase. Accordingly, the temperatures at which the reaction takes place are generally in the range from 150 to 300 ° C., preferably in the range from 180 to 250 ° C. and particularly preferably in the range from 200 to 230 ° C.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst das Gemisch G(ii) bei den oben angegebenen Drücken in das Reaktionsgefäß eingebracht und anschließend die Temperatur im Reaktionsgefäß mit einer Rate von im allgemeinen 1 bis 10 °C/min, bevorzugt von 1,5 bis 5 °C/min und besonders bevorzugt von 2 bis 4 °C/min erhöht.According to one particularly preferred embodiment of the method according to the invention first the mixture G (ii) was introduced into the reaction vessel at the pressures indicated above and subsequently the temperature in the reaction vessel with a Rate of generally 1 to 10 ° C / min, preferably from 1.5 to 5 ° C / min and particularly preferably increased from 2 to 4 ° C / min.

Ist die Temperatur soweit erhöht, dass die oben angegebene, zur Umsetzung erforderlichen Temperatur erreicht ist, wird diese Temperatur im allgemeinen für einen Zeitraum im Bereich von 1 bis 48 h, bevorzugt im Bereich von 2 bis 30 h und besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 25 h aufrechterhalten. Dabei ist es denkbar, die Temperatur nicht konstant zu halten, sondern in den oben angegebenen Grenzen geeignet zu variieren.is the temperature increased so far that the above-mentioned temperature required for the implementation is reached, this temperature is generally for one Period in the range from 1 to 48 h, preferably in the range from 2 to Maintained for 30 h and particularly preferably in the range from 5 to 25 h. there it is conceivable not to keep the temperature constant, but rather vary appropriately within the limits specified above.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schritt (iii) mindestens folgende Stufen (a) bis (d) umfaßt:

  • (a) Einbringen des Gemisches G(i) in ein Reaktionsgefäß bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 300 °C und einem Druck im Bereich von 1 bis 500 bar;
  • (b) Inkontaktbringen des Gemisches G(i) in dem Reaktionsgefäß mit dem Gemisch G(ii) bei einem Druck im Bereich von 5 bis 500 bar;
  • (c) Erhöhen der Temperatur des gemäß (b) erhaltenen Gemisches mit einer Rate im Bereich von 1 bis 10 °C/min. auf eine Temperatur im Bereich von 150 bis 300 °C;
  • (d) Halten der gemäß (c) eingestellten Temperatur für einen Zeitraum im Bereich von 1 bis 48 h.
Accordingly, the present invention also relates to a process as described above, which is characterized in that step (iii) comprises at least the following steps (a) to (d):
  • (a) introducing the mixture G (i) into a reaction vessel at a temperature in the range from 0 to 300 ° C. and a pressure in the range from 1 to 500 bar;
  • (b) contacting the mixture G (i) in the reaction vessel with the mixture G (ii) at a pressure in the range from 5 to 500 bar;
  • (c) increasing the temperature of the mixture obtained in (b) at a rate in the range of 1 to 10 ° C / min. to a temperature in the range of 150 to 300 ° C;
  • (d) maintaining the temperature set in (c) for a period in the range of 1 to 48 hours.

Nach erfolgter Umsetzung des Cyclopenten mit N2O wird das sich im Reaktionsgefäß unter Druck befindliche Gemisch abgekühlt. Das Innere des Reaktionsgefäßes wird dabei gleichzeitig oder nach der Abkühlung oder sowohl während und nach der Abkühlung entspannt.After the cyclopentene has been reacted with N 2 O, the mixture under pressure in the reaction vessel is cooled. The interior of the reaction vessel is relaxed simultaneously or after cooling or both during and after cooling.

Neben der oben beschriebenen Umsetzung in einem Batchreaktor kann das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich in jedem anderen dafür geeigneten Reaktor durchgeführt werden. Ebenso ist die Kombination aus zwei oder mehr gleichen oder verschiedener Reaktoren möglich. Unter anderem kann die Umsetzung gemäß (iii) beispielsweise in mindestens einer Blasensäule durchgeführt werden. Bevorzugt wird die Umsetzung gemäß (iii) in mindestens einem kontinuierlichen Reaktor durchgeführt. Beispielsweise kann die Umsetzung gemäß (iii) in einem CSTR (continuous stirred tank reactor) oder in einer CSTR-Kaskade erfolgen. Weiter bevorzugt ist mindestens einer der mindestens einen kontinuierlichen Reaktoren ein kontinuierlicher Rohrreaktor.In addition to the above-described implementation in a batch reactor, the process according to the invention can in principle be used in any other own reactor can be carried out. The combination of two or more identical or different reactors is also possible. Among other things, the reaction according to (iii) can be carried out, for example, in at least one bubble column. The reaction according to (iii) is preferably carried out in at least one continuous reactor. For example, the reaction according to (iii) can take place in a CSTR (continuous stirred tank reactor) or in a CSTR cascade. It is further preferred that at least one of the at least one continuous reactors is a continuous tubular reactor.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass gemäß Schritt (iii) die Gemische G(i) und G(ii) in einem kontinuierlichen Rohrreaktor in Kontakt gebracht werden.Accordingly concerns the present invention also a method as described above which is characterized in that according to step (iii) the mixtures G (i) and G (ii) in contact in a continuous tubular reactor to be brought.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist mindestens einer der erfindungsgemäß eingesetzten kontinuierlichen Rohrreaktoren ein Rohrbündelreaktor.In a further preferred embodiment is at least one of the continuous ones used according to the invention Tube reactors a tube bundle reactor.

Die Gemische G(i) und G(ii) können im Wesentlichen unter sämtlichen geeigneten Reaktionsbedingungen in den kontinuierlichen Reaktoren in Kontakt gebracht werden, die es erlauben, daß Cyclopenten mit N2O zu Cyclopentanon reagiert. Insbesondere bevorzugt werden die Reaktionsbedingungen in dem mindestens einen kontinuierlichen Reaktor so gewählt, dass die Umsetzung gemäß (iii) in flüssiger Phase erfolgt. Weiter bevorzugt sind Reaktionsbedingungen, bei denen der gesamte Reaktorinhalt flüssig ist. Unter dem Begriff „Reaktorinhalt" werden dabei die Gemische G(i) und G(ii) verstanden, nachdem sie in den Reaktor eingebracht wurden, sowie die aus diesen Gemischen resultierende Mischung. Insbesondere bevorzugt werden die Gemische G(ii) getrennt voneinander in den Reaktor eingeführt.Mixtures G (i) and G (ii) can be contacted in essentially any suitable reaction conditions in the continuous reactors which allow cyclopentene to react with N 2 O to cyclopentanone. The reaction conditions in the at least one continuous reactor are particularly preferably selected such that the reaction according to (iii) takes place in the liquid phase. Reaction conditions in which the entire reactor contents are liquid are further preferred. The term “reactor contents” is understood to mean the mixtures G (i) and G (ii) after they have been introduced into the reactor, and the mixture resulting from these mixtures. The mixtures G (ii) are particularly preferably separated from one another in the Reactor introduced.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der kontinuierliche Rohrreaktor während der Umsetzung gemäß (iii) im wesentlichen ausschließlich mit Flüssigkeit gefüllt ist.Accordingly concerns the present invention also a method as described above which is characterized in that the continuous tubular reactor while the implementation according to (iii) essentially exclusively with liquid filled is.

Ganz besonders bevorzugt werden die Reaktionsbedingungen so gewählt, dass das sich im Reaktor befindliche Gemisch homogen und einphasig ist.All the reaction conditions are particularly preferably selected such that the mixture in the reactor is homogeneous and single-phase.

Das Gemisch G(i) wird im allgemeinen bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 300 °C, bevorzugt im Bereich von 180 bis 250 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 230 °C in den kontinuierlichen Reaktor eingebracht, wobei die Drücke im allgemeinen im Bereich von 1 bis 500 bar, bevorzugt im Bereich von 10 bis 365 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 25 bis 250 bar liegen.The Mixture G (i) is generally at temperatures in the range of 0 to 300 ° C, preferably in the range from 180 to 250 ° C. and particularly preferably in Range from 200 to 230 ° C introduced into the continuous reactor, the pressures generally in the range from 1 to 500 bar, preferably in the range from 10 to 365 bar and particularly preferably in the range from 25 to 250 bar.

Das Gemisch G(ii) wird im allgemeinen bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 300 °C, bevorzugt im Bereich von 180 bis 250 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 230 °C in den kontinuierlichen Reaktor eingebracht, wobei die Drücke im allgemeinen im Bereich von 5 bis 500 bar, bevorzugt im Bereich von 10 bis 365 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 25 bis 250 bar liegen.The Mixture G (ii) is generally at temperatures in the range of 0 to 300 ° C, preferably in the range from 180 to 250 ° C. and particularly preferably in Range from 200 to 230 ° C introduced into the continuous reactor, the pressures generally in the range from 5 to 500 bar, preferably in the range from 10 to 365 bar and particularly preferably in the range from 25 to 250 bar.

Im kontinuierlichen Reaktor werden die Gemische G(i) und G(ii) in Kontakt gebracht. Das Gemisch G(i) und das Gemisch (ii) beziehungsweise das reine N2O werden in Mengen eingebracht, bei denen das molare Verhältnis von Cyclopenten zu N2O im allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 5, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 3 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,9 bis 1,5 liegt.Mixtures G (i) and G (ii) are brought into contact in the continuous reactor. The mixture G (i) and the mixture (ii) or the pure N 2 O are introduced in amounts in which the molar ratio of cyclopentene to N 2 O is generally in the range from 0.1 to 5, preferably in the range from 0 , 5 to 3 and particularly preferably in the range from 0.9 to 1.5.

Die Umsetzung des im Gemisch G(i) enthaltenen Cyclopenten mit dem im Gemisch G(ii) enthaltenen N2O in dem mindestens einen kontinuierlichen Reaktor erfolgt bei Temperaturen im allgemeinen im Bereich von 150 bis 300 °C, bevorzugt im Bereich von 180 bis 250 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 230 °C. Die Drücke im kontinuierlichen Reaktor liegen dabei im allgemeinen im Bereich von 5 bis 500 bar, bevorzugt im Bereich von 10 bis 365 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 25 bis 250 bar.The reaction of the cyclopentene contained in the mixture G (i) with the N 2 O contained in the mixture G (ii) in the at least one continuous reactor takes place at temperatures generally in the range from 150 to 300 ° C., preferably in the range from 180 to 250 ° C and particularly preferably in the range of 200 to 230 ° C. The pressures in the continuous reactor are generally in the range from 5 to 500 bar, preferably in the range from 10 to 365 bar and particularly preferably in the range from 25 to 250 bar.

Die Verweilzeit des Reaktionsgemisches im kontinuierlichen Reaktor liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 48 h, bevorzugt im Bereich von 2 bis 30 h und besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 25 h. Dabei ist es denkbar, die Temperatur oder den Druck oder beide im Reaktor nicht konstant zu halten, sondern in den oben angegebenen Grenzen geeignet zu variieren.The Residence time of the reaction mixture in the continuous reactor generally in the range from 1 to 48 h, preferably in the range from 2 to 30 h and particularly preferably in the range from 5 to 25 h. there it is conceivable the temperature or the pressure or both in the reactor not to be kept constant, but within the limits specified above suitable to vary.

Demgemäß beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schritt (iii) mindestens folgende Stufen (aa) bis (dd) umfasst:

  • (aa) Einbringen des Gemisches G(i) in einen kontinuierlichen Reaktor bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 300 °C und einem Druck im Bereich von 1 bis 500 bar;
  • (bb) Einbringen des Gemisches G(i) in einen kontinuierlichen Reaktor bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 300 °C und einem Druck im Bereich von 5 bis 500 bar;
  • (cc) Inkontaktbringen des Gemisches G(i) mit dem Gemisch G(ii) in dem kontinuierlichen Reaktor bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 300 °C und einem Druck im Bereich von 5 bis 500 bar;
  • (dd) Umsetzung der Gemische G(i) und G(ii) während einer Verweilzeit der Reaktionsmischung in dem kontinuierlichen Reaktor im Bereich von 1 bis 48 h.
Accordingly, the present invention also describes a method as described above, which is characterized in that step (iii) comprises at least the following steps (aa) to (dd):
  • (aa) introducing the mixture G (i) into a continuous reactor at a temperature in the range from 0 to 300 ° C. and a pressure in the range from 1 to 500 bar;
  • (bb) introducing the mixture G (i) into a continuous reactor at a temperature in the range from 0 to 300 ° C. and a pressure in the range from 5 to 500 bar;
  • (cc) contacting the mixture G (i) with the mixture G (ii) in the continuous reactor at a temperature in the range from 150 to 300 ° C. and a pressure in the range from 5 to 500 bar;
  • (dd) reaction of the mixtures G (i) and G (ii) during a residence time of the reaction mixture in the continuous reactor in the range of 1 to 48 h.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der oben beschriebenen Verfahrensführungen unter Verwendung der Gemische G(i) und G(ii) werden Cyclopentenumsätze erreicht, die im allgemeinen bei mindestens 20 %, bevorzugt bei mindestens 50 % und weiter bevorzugt bei mindestens 70 % liegen. Die Obergrenze der Umsätze liegt im Allgemeinen bei 98 %, bevorzugt bei 99 % und besonders bevorzugt bei 99,9 %.By the inventive method according to the above described procedures under Using the mixtures G (i) and G (ii), cyclopentene conversions are achieved, which is generally at least 20%, preferably at least 50 % and more preferably at least 70%. The upper limit of sales is generally 98%, preferably 99% and especially preferably at 99.9%.

Die Cyclopentanonselektivitäten der Umsetzung bezüglich Cyclopentanon liegen hierbei im Allgemeinen im Bereich von 92 bis 99,5 %.The cyclopentanone the implementation regarding Cyclopentanone are generally in the range from 92 to 99.5%.

Demgemäß beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das eingesetzte Cyclopenten im Bereich von 20 bis 99,9 %, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Cyclopenten, mit einer Cyclopentanonselektivität bezüglich Cyclopenten im Bereich von 92 bis 99,5 % umgesetzt wird.Describes accordingly the present invention also a method as described above which is characterized in that the cyclopentene used in the range of 20 to 99.9%, based on the total amount used on cyclopentene, with a cyclopentanone selectivity with respect to cyclopentene is implemented in the range of 92 to 99.5%.

Das gemäß Schritt (iii) erhaltene und Cyclopentanon enthaltende Gemisch kann im weiteren gemäß sämtlicher geeigneter Verfahren zur Gewinnung des Cyclopentanons aufgearbeitet werden. Besonders bevorzugt sind hierbei destillative Verfahren zu nennen.The according to step (iii) The mixture obtained and containing cyclopentanone can further be used according to all suitable processes for the recovery of cyclopentanone worked up become. Distillative processes are particularly preferred to call.

In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert.In The following examples illustrate the invention.

Beispiel 1: Gewinnung eines cyclopentenhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches aus einem SteamcrackerstromExample 1: Extraction of a cyclopentene-containing hydrocarbon mixture from a steam cracker stream

Aus einem Seitenabzug einer Destillationskolonne eines Steamcrackers, in der C5-Kohlenwasserstoffe von Kohlenwasserstoffen mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen getrennt werden, wurde ein Kohlenwasserstoffgemisch K mit folgender Zusammensetzung entnommen: 2-Buten 0,4 Gew.-% Isopentan 5,0 Gew.-% 1-Penten 1,2 Gew.-% 2-Methylbuten-1 3,8 Gew.-% trans-2-Penten 7,5 Gew.-% n-Pentan 23,1 Gew.-% cis-2-Penten 2,5 Gew.-% 2-Methylbuten-2 12,0 Gew.-% Cyclopenten 28,0 Gew.-% Cyclopentan 15,0 Gew.-% Höhersieder 1,5 Gew.-% A hydrocarbon mixture K with the following composition was removed from a side draw of a steam cracker distillation column in which C 5 hydrocarbons are separated from hydrocarbons having more than 6 carbon atoms: 2-butene 0.4% by weight isopentane 5.0% by weight 1-pentene 1.2% by weight 2-methyl-1 3.8% by weight trans-2-pentene 7.5% by weight n-pentane 23.1% by weight cis-2-pentene 2.5% by weight 2-methyl-2 12.0% by weight cyclopentene 28.0% by weight cyclopentane 15.0% by weight higher boilers 1.5% by weight

Ungefähr 1000 kg dieses Gemisches wurden in eine Destillationsblase eingefüllt. Es wurden solange Leichtsieder abdestilliert, bis der Gehalt an 2-Methylbuten-2 unter 1 Gew.% gefallen war. Das Sumpfprodukt hatte einen Gehalt an Cyclopenten von ungefähr 60 Gew.-%.About 1000 kg of this mixture were placed in a still. It low boilers were distilled off until the content of 2-methylbutene-2 had fallen below 1% by weight. The bottom product had a content of cyclopentene of about 60% by weight.

Beispiel 2: Oxidation des C5-Schnittes aus Beispiel 1Example 2: Oxidation of the C 5 section from Example 1

61,56 g des Kohlenwasserstoffgemisches K aus Beispiel 1, enthaltend 28 Gew.-% Cyclopenten, wurden in einen Autoklaven mit einem Volumen von 300 ml eingefüllt, und durch kurze Spülung mit Stickstoff wurde die Luft verdrängt. Anschließend wurden 30 bar N2O auf den Autoklaven gepresst und mit einer Rate von 5 °C/min auf 200 °C aufgeheizt.61.56 g of the hydrocarbon mixture K from Example 1, containing 28% by weight of cyclopentene, were introduced into an autoclave with a volume of 300 ml, and the air was displaced by briefly flushing with nitrogen. 30 bar of N 2 O were then pressed onto the autoclave and heated to 200 ° C. at a rate of 5 ° C./min.

Nach 20 h wurde der Autoklav mit einer Rate von 3 °C/min abgekühlt und mit einer Rate von 5 bar/min entspannt.To The autoclave was cooled at a rate of 3 ° C / min for 20 h and at a rate of 5 bar / min relaxed.

Das Produktgemisch wurde mittels quantitativer Gaschromatographie mit internem Standard untersucht.The The product mixture was analyzed using quantitative gas chromatography internal standard examined.

Der Cyclopentenumsatz lag bei 33 %, die Cyclopentanonselektivität bezüglich Cyclopenten lag bei 96 %.The Cyclopentene conversion was 33%, the cyclopentanone selectivity with regard to cyclopentene was 96%.

Beispiel 3: Oxidation des cyclopentenhaltigen Gemisches aus Beispiel 1Example 3: Oxidation of the cyclopentene-containing mixture from Example 1

98,16 g des Sumpfproduktes aus Beispiel 1, enthaltend 60 Gew.-% Cyclopenten, 35 Gew.-% Cyclopentan und 5 Gew.-% andere Kohlenwasserstoffe, wurden in einen Autoklaven mit einem Volumen von 300 ml eingefüllt, und durch kurze Spülung mit Stickstoff wurde die Luft verdrängt. Anschließend wurden 50 bar N2O auf den Autoklaven gepreßt und mit einer Rate von 5 °C/min auf 225 °C aufgeheizt. Nach 20 h wurde der Autoklav entspannt.98.16 g of the bottom product from Example 1, containing 60% by weight of cyclopentene, 35% by weight of cyclopentane and 5% by weight of other hydrocarbons, were introduced into an autoclave with a volume of 300 ml, and were briefly rinsed with The air was displaced by nitrogen. 50 bar of N 2 O were then pressed onto the autoclave and heated to 225 ° C. at a rate of 5 ° C./min. The autoclave was released after 20 h.

Das Produktgemisch wurde mittels quantitativer Gaschromatographie mit internem Standard untersucht.The The product mixture was analyzed using quantitative gas chromatography internal standard examined.

Der Cyclopentenumsatz lag bei 86 %, die Cyclopentanonselektivität bezüglich Cyclopenten lag bei 94 %.The Cyclopentene conversion was 86%, the cyclopentanone selectivity with regard to cyclopentene was 94%.

Beispiel 4: Oxidation des cyclopentenhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches aus der Cyclopentadien-Partialhydrierung ohne ToluolabtrennungExample 4: Oxidation of the cyclopentene-containing hydrocarbon mixture from the cyclopentadiene partial hydrogenation without toluene separation

Ein cyclopentenhaltiges Kohlenwasserstoffgemisch wurde gemäß der JP 2000053597 durch Spaltung und Partialhydrierung eines 2:1-Gemisches aus Dicyclopentadien und Toluol hergestellt. Das Produkt enthielt 54 Gew.-% Cyclopenten, 33 Gew.-% Toluol, 12 Gew.-% Cyclopentan und 1 Gew.-% andere, nicht identifizierte Produkte.A cyclopentene-containing hydrocarbon mixture was according to the JP 2000053597 prepared by cleavage and partial hydrogenation of a 2: 1 mixture of dicyclopentadiene and toluene. The product contained 54% by weight of cyclopentene, 33% by weight of toluene, 12% by weight of cyclopentane and 1% by weight of other re, unidentified products.

74,81 g dieses Gemisches wurden in einen Autoklaven mit einem Volumen von 300 ml eingefüllt, und durch kurze Spülung mit Stickstoff wurde die Luft verdrängt. Anschließend wurden 50 bar N2O auf den Autoklaven gepresst und mit einer Rate von 5 °C/min auf 200 °C aufgeheizt. Nach 20 h wurde der Autoklav entspannt.74.81 g of this mixture was placed in an autoclave with a volume of 300 ml and the air was displaced by briefly flushing with nitrogen. 50 bar of N 2 O were then pressed onto the autoclave and heated to 200 ° C. at a rate of 5 ° C./min. The autoclave was released after 20 h.

Das Produktgemisch wurde mittels quantitativer Gaschromatographie mit internem Standard untersucht.The The product mixture was analyzed using quantitative gas chromatography internal standard examined.

Der Cyclopentenumsatz lag bei 76 %, die Cyclopentanonselektivität bezüglich Cyclopenten lag bei 99,5 %.The Cyclopentene conversion was 76%, the cyclopentanone selectivity with regard to cyclopentene was 99.5%.

Beispiel 5: Oxidation des cyclopentenhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches aus der Cyclopentadien-Partialhydrierung nach ToluolabtrennungExample 5: Oxidation of the cyclopentene-containing hydrocarbon mixture from the cyclopentadiene partial hydrogenation after toluene separation

Ein cyclopentenhaltiges Kohlenwasserstoffgemisch wurde gemäß der JP 2000053597 A durch Spaltung und Partialhydrierung eines 2:1-Gemisches aus Dicyclopentadien und Toluol hergestellt. Das Produkt enthielt 54 Gew.-% Cyclopenten, 33 Gew.-% Toluol, 12 Gew.-% Cyclopenten und 1 Gew.-% andere, nicht identifizierte Produkte.A cyclopentene-containing hydrocarbon mixture was according to the JP 2000053597 A prepared by cleavage and partial hydrogenation of a 2: 1 mixture of dicyclopentadiene and toluene. The product contained 54% by weight of cyclopentene, 33% by weight of toluene, 12% by weight of cyclopentene and 1% by weight of other, unidentified products.

Aus diesem Gemisch wurde durch Destillation ein Leichtsiedergemisch gewonnen, das 80 Gew.-% Cyclopenten, 18 Gew.-% Cyclopentan und 2 Gew.-% andere Kohlenwasserstoffe enthielt.Out a low boiling mixture was mixed with this mixture by distillation won, the 80 wt .-% cyclopentene, 18 wt .-% cyclopentane and 2 wt .-% contained other hydrocarbons.

74 g dieses Leichtsiedergemisches wurden in einen Autoklaven mit einem Volumen von 300 ml eingefüllt, und durch kurze Spülung mit Stickstoff wurde die Luft verdrängt. Anschließend wurden 50 bar N2O auf den Autoklaven gepreßt und auf 225 °C aufgeheizt. Nach 20 h wurde der Autoklav abgekühlt und entspannt.74 g of this low boiling mixture were introduced into an autoclave with a volume of 300 ml and the air was displaced by briefly flushing with nitrogen. 50 bar of N 2 O were then pressed onto the autoclave and heated to 225 ° C. After 20 h, the autoclave was cooled and let down.

Das Produktgemisch wurde mittels quantitativer Gaschromatographie mit internem Standard untersucht.The The product mixture was analyzed using quantitative gas chromatography internal standard examined.

Der Cyclopentenumsatz lag bei 98,5 %, die Cyclopentanonselektivität bezüglich Cyclopenten lag bei 99 %.The Cyclopentene conversion was 98.5%, the cyclopentanone selectivity with regard to cyclopentene was 99%.

Beispiel 6: Gewinnung eines N2O-haltigen Gasgemisches aus dem Abgas einer AdipinsäureanlageExample 6: Obtaining an N 2 O-containing gas mixture from the exhaust gas of an adipic acid plant

Ein Abgas einer Adipinsäurefabrik mit der Zusammensetzung: [Gew.-%] N2O 29 N2, Ar, CO 34 CO2 3 NO2 26 O2 8 wurde mittels Tieftemperaturdestillation gereinigt. Es wurde ein N2O-haltiges Gemisch X mit folgender Zusammensetzung erhalten: [Gew.-%] N2O 91,3 CO2 8,46 NO2 0,18 O2 0,06 An exhaust gas from an adipic acid factory with the composition: [Wt .-%] N 2 O 29 N 2 , Ar, CO 34 CO 2 3 NO 2 26 O 2 8th was purified by low temperature distillation. An N 2 O-containing mixture X having the following composition was obtained: [Wt .-%] N 2 O 91.3 CO 2 8.46 NO 2 0.18 O 2 0.06

Beispiel 7: Oxidation eines cyclopentenhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches mit einem N2O-haltigen GasgemischExample 7: Oxidation of a cyclopentene-containing hydrocarbon mixture with an N 2 O-containing gas mixture

60 g des Sumpfproduktes aus Beispiel 1, enthaltend 60 Gew.-% Cyclopenten, 35 Gew.-% Cyclopentan und 5 Gew.-% andere Kohlenwasserstoffe, wurden in einen Autoklaven mit einem Volumen von 300 ml eingefüllt, und durch kurze Spülung mit Stickstoff wurde die Luft verdrängt. Anschließend wurden 50 bar des in Beispiel 6 durch Tieftemperaturdestillation gereinigten N2O-haltigen Gasgemisches X auf den Autoklaven gepreßt und mit einer Rate von 5 °C/min auf 225 °C aufgeheizt. Nach 20 h wurde der Autoklav entspannt.60 g of the bottom product from Example 1, containing 60% by weight of cyclopentene, 35% by weight of cyclopentane and 5% by weight of other hydrocarbons, were introduced into an autoclave with a volume of 300 ml and were briefly flushed with nitrogen displaces the air. Then 50 bar of the N 2 O-containing gas mixture X purified by low-temperature distillation in Example 6 were pressed onto the autoclave and heated to 225 ° C. at a rate of 5 ° C./min. The autoclave was released after 20 h.

Das Produktgemisch wurde mittels quantitativer Gaschromatographie mit internem Standard untersucht.The The product mixture was analyzed using quantitative gas chromatography internal standard examined.

Der Cyclopentenumsatz lag bei 99 %, die Cyclopentanonselektivität bezüglich Cyclopenten lag bei 87 %.The Cyclopentene conversion was 99%, the cyclopentanone selectivity with regard to cyclopentene was 87%.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung von Cyclopentanon, mindestens umfassend folgende Schritte (i) bis (iii): (i) Bereitstellen eines Cyclopenten enthaltenden Gemisches G(i); (ii) Bereitstellen von gasförmigem N2O oder eines Gasgemisches G(ii), enthaltend mindestens 30 Vol.-% N2O, bezogen auf das Gesamtvolumen des Gemisches G(ii); (iii) Inkontaktbringen des Gemisches G(i) mit dem Gemisch G(ii) unter Erhalt eines Gemisches G(iii), enthaltend Cyclopentanon, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch G(i) mindestens 25 Gew.-% und höchstens 95 Gew.-% Cyclopenten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches G(i), enthält.A process for the preparation of cyclopentanone, comprising at least the following steps (i) to (iii): (i) providing a mixture G (i) containing cyclopentene; (ii) providing gaseous N 2 O or a gas mixture G (ii) containing at least 30% by volume of N 2 O, based on the total volume of the mixture G (ii); (iii) contacting the mixture G (i) with the mixture G (ii) to obtain a mixture G (iii) containing cyclopentanone, characterized in that the mixture G (i) at least 25% by weight and at most 95% by weight. % Cyclopentene, based on the total weight of the mixture G (i), contains. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch G(i) zusätzlich zu Cyclopenten mindestens eine beim Inkontaktbringen gemäß (iii) gegenüber N2O inerte Verbindung enthält.A method according to claim 1, characterized records that the mixture G (i) contains, in addition to cyclopentene, at least one compound which is inert towards N 2 O when brought into contact according to (iii). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch G(i) zu mindestens 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, Kohlenwasserstoffe enthält.A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the mixture G (i) at least 99 wt .-%, based on the total weight of the Mixture containing hydrocarbons. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch G(i) zu mindestens 99 Gew.-% C5- und C6- oder C5- und C7- oder C5- und C6- und C7-Kohlenwasserstoffe enthält.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mixture G (i) to at least 99 wt .-% C 5 - and C 6 - or C 5 - and C 7 - or C 5 - and C 6 - and Contains C 7 hydrocarbons. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch G(ii) höchstens 90 Vol.-% N2O enthält.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mixture G (ii) contains at most 90 vol .-% N 2 O. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch G(ii) höchstens 0,5 Vol-% Sauerstoff oder höchstens 0,5 Vol % Stickoxide oder höchstens sowohl 0,5 Vol-% Sauerstoff als auch 0,5 Vol % Stickoxide, jeweils bezogen auf das Gesamtvolumen des Gemisches G(ii), enthält.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the mixture G (ii) at most 0.5 vol% oxygen or at most 0.5 vol% nitrogen oxides or at most both 0.5 vol% oxygen and 0.5 vol% nitrogen oxides, respectively based on the total volume of the mixture G (ii). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (iii) mindestens folgende Stufen (a) bis (d) umfasst: (a) Einbringen des Gemisches G(i) in ein Reaktionsgefäß bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 300 °C und einem Druck im Bereich von 1 bis 500 bar; (b) Inkontaktbringen des Gemisches G(i) in dem Reaktionsgefäß mit dem Gemisch G(ii) bei einem Druck im Bereich von 5 bis 500 bar; (c) Erhöhen der Temperatur des gemäß (b) erhaltenen Gemisches mit einer Rate im Bereich von 1 bis 10 °C/min. auf eine Temperatur im Bereich von 150 bis 300 °C; (d) Halten der gemäß (c) eingestellten Temperatur für einen Zeitraum im Bereich von 1 bis 48 h.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that step (iii) comprises at least the following stages (a) to (d): (A) Introducing the mixture G (i) into a reaction vessel at a Temperature in the range of 0 to 300 ° C and a pressure in the range from 1 to 500 bar; (b) contacting the mixture G (i) in the reaction vessel with the Mixture G (ii) at a pressure in the range from 5 to 500 bar; (C) Increase the temperature of that obtained in (b) Mix at a rate in the range of 1 to 10 ° C / min. on a temperature in the range of 150 to 300 ° C; (d) Hold those set in (c) Temperature for one Period in the range of 1 to 48 hours. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Schritt (iii) die Gemische G(i) und G(ii) in einem kontinuierlichen Rohrreaktor in Kontakt gebracht werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that according to step (iii) the mixtures G (i) and G (ii) in a continuous tubular reactor be brought into contact. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der kontinuierliche Rohrreaktor während der Umsetzung gemäß (iii) im Wesentlichen ausschließlich mit Flüssigkeit gefüllt ist.A method according to claim 8, characterized in that the continuous tubular reactor during the reaction according to (iii) essentially exclusively with liquid filled is. Verwendung eines cyclopentenhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches als Edukt zur Herstellung von Cyclopentanon, dadurch gekennzeichnet, dass das cyclopentenhaltige Kohlenwasserstoffgemisch entweder der C5-Schnitt einer Steamcracker-Anlage oder das aus der Partialhydrierung von Cyclopentadien erhaltene und Cyclopenten enthaltende Gemisch oder ein Gemisch des C5-Schnittes einer Steamcracker-Anlage und dem aus der Partialhydrierung von Cyclopentadien erhaltenen und Cyclopenten enthaltenden Gemisch ist.Use of a cyclopentene-containing hydrocarbon mixture as a starting material for the production of cyclopentanone, characterized in that the cyclopentene-containing hydrocarbon mixture is either the C 5 section of a steam cracker system or the mixture obtained from the partial hydrogenation of cyclopentadiene and containing cyclopentene or a mixture of the C 5 section of a steam cracker System and the mixture obtained from the partial hydrogenation of cyclopentadiene and containing cyclopentene.
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