DE1075602B - Process for the catalytic hydrogenation of benzene - Google Patents

Process for the catalytic hydrogenation of benzene

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DE1075602B
DE1075602B DENDAT1075602D DE1075602DA DE1075602B DE 1075602 B DE1075602 B DE 1075602B DE NDAT1075602 D DENDAT1075602 D DE NDAT1075602D DE 1075602D A DE1075602D A DE 1075602DA DE 1075602 B DE1075602 B DE 1075602B
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DE
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benzene
hydrogenation
reaction
catalyst
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Kaarscmaker Sittard und Jan Andries Meys Geleen Sjoerd (Niederlande)
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Stamicarbon N V , Heerlen (Niederlande)
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Publication of DE1075602B publication Critical patent/DE1075602B/en
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    • C07C2523/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
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Description

Verfahren zum katalytischen Hydrieren von Benzol Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum katalytischen Hydrieren von Benzol zu Cyclohexan.Process for the Catalytic Hydrogenation of Benzene The invention relates to a process for the catalytic hydrogenation of benzene to cyclohexane.

Diese Hydrierung wird bekanntlich mit geeigneten Elydrierungskatalysatoren, meistens mit einem Nickelkatalysator, durchgeführt, wobei in der Dampfphase oder in der Flüssigkeitsphase gearbeitet werden kann. As is known, this hydrogenation is carried out with suitable elyrogenation catalysts, mostly with a nickel catalyst, carried out in the vapor phase or can be worked in the liquid phase.

Die Herstellung von für diese Hydrierung geeigneten ECatalysatoren ist z. B. in der deutschen Patentschrift 969 471 beschrieben. Bei der Durchführung der Hydrierung von Benzol in der Flüssigkeitsphase muß unter genügend hohem Druck gearbeitet werden, um das Reaktionsgemisch flüssig zu halten, wobei man den Vorteil hat, daß die erhebliche Reaktionswärme mittels der Flüssigkeit leicht abgeführt werden kann, was der Aufrechterhaltung der Katalysatoraktivität zugute kommt. Ein solches Verfahren in der Flüssigkeitsphase ist in der USA.-Patentschrift 2 373 501 beschrieben, - wobei die Freisetzung der Reaktionswärme über zwei Stufen verteilt wird und die erste Stufe, in der das Ausgangsprodukt noch nicht mit größeren Mengen des sich bildenden Cyclohexans verdünnt ist, schnell durchlaufen wird, damit die Temperatur nicht zu stark steigt. In der zweiten Stufe wird das mit Cyclohexan verdünnte Benzol bei niedrigeren Temperaturen weiterhydriert.The production of e-catalysts suitable for this hydrogenation is z. B. in German Patent 969,471. During execution the hydrogenation of benzene in the liquid phase must be under sufficiently high pressure worked to keep the reaction mixture liquid, one having the advantage has that the considerable heat of reaction is easily dissipated by means of the liquid can be, which helps to maintain the catalyst activity. A such a liquid phase process is disclosed in U.S. Patent 2,373,501 - the release of the heat of reaction being distributed over two stages and the first stage, in which the starting product is not yet with larger quantities of the forming cyclohexane is diluted, is run through quickly so that the Temperature does not rise too much. In the second stage it is diluted with cyclohexane Benzene hydrogenated further at lower temperatures.

In einer an sich einfacheren Weise wird gemäß der deutschen Patentschrift 827 361 die Benzolhydrierung in der Gasphase durchgeführt, wobei hohe Drücke sich erübrigen, so daß kostspielige Druckanlagen nicht erforderlich sind. Bei diesem Verfahren, wobei die Reaktionswärme durch die Gase bzw. Dämpfe abgeführt wird, muß man den Katalysator regelmäßig regenerieren, um eine zu hohen Ausbeuten führende Katalysatoraktivität zu sichern. In a way that is simpler per se, according to the German patent specification 827 361 carried out the hydrogenation of benzene in the gas phase, with high pressures superfluous, so that expensive printing systems are not required. With this one Process in which the heat of reaction is dissipated by the gases or vapors you regenerate the catalyst regularly in order to lead to high yields To secure catalyst activity.

Es wurde nunmehr gefunden, daß beim katalytischen Hydrieren von Benzol .sowohl die Vorteile des Arbeitens in der - Flüssigkeitsphase als die des Arbeitens in der Gasphase erzielt werden, wenn die Hydrierung in Gegenwart von Cyclohexanol durchgeführt wird.. It has now been found that the catalytic hydrogenation of benzene .both the advantages of working in the liquid phase as those of working can be achieved in the gas phase when the hydrogenation is carried out in the presence of cyclohexanol is carried out..

Wegen des hohen Siedepunktes kann die Hydrierung in Gegenwart von Cvclohexanol leicht so durchgeführt werden, daß das Benzol in der Dampfphase hydriert wird, während das Cyclohexanol zum Teil flüssig bleibt, so daß die Wärmeabfuhr mittels der Flüssigkeit stattfinden kann. Auch kann man sowohl das Benzol als das Cyclohexan in einer Druckanlage flüssig halten, wobei man den Vorteil hat, daß von Anfang an das Benzol in verdünnter Form vorliegt, so daß eine allzu lebhafte Anfangsreaktion vermieden wird, was die Kontrolle der Temperatur erleichtert. Because of the high boiling point, the hydrogenation can be carried out in the presence of Cvclohexanol can easily be carried out so that the benzene hydrogenates in the vapor phase is, while the cyclohexanol remains partially liquid, so that the heat dissipation means the liquid can take place. Both benzene and cyclohexane can also be used keep liquid in a printing system, with the advantage that right from the start the benzene is in a dilute form, so that an overly vigorous initial reaction avoided, which makes it easier to control the temperature.

Wenn man ganz in der Dampfphase arbeiten will, so hat man ebenfalls den Vorteil einer leichten Temperaturkontrolle. Vorzugsweise wird aber so gearbeitet, daß der Katalysator während der-Reaktion immer mit flüssigem - Cyclohexanol in Berührung gehalten wird.If you want to work entirely in the vapor phase, you have too the advantage of easy temperature control. However, it is preferred to work in such a way that that the catalyst is always in contact with liquid cyclohexanol during the reaction is held.

Besonders wenn mit pulverförmigen, z. B. -den sogenannten - Raneykatalysatoren, gearbeitet- wird; hat man dabei den Vorteil, daß -man den Katalysator in Form einer Suspension iu Cvclohexan-in kontinuierlicher Weise durch die Reaktionsanlage führen - kann.Especially when with powdery, z. B. - the so-called - Raney catalysts, is being worked; one has the advantage that -man the catalyst in the form of a Pass the suspension in the cyclohexane continuously through the reaction system - can.

Die Durchffihrung dieser Hydrierung in Gegenwart von Cyclohexanol hat weiterhin den Vorzug, daß das Cyclohexanol gleichzeitig mit Wasserstoff behandelt wird, wodurch die in- dem Cyclohexanol vorhandenen Verunreinigungen reduziert werden. Carrying out this hydrogenation in the presence of cyclohexanol has the further advantage that the cyclohexanol is treated with hydrogen at the same time thereby reducing the impurities present in the cyclohexanol.

Die Hydrierung -von Benzol- zu Cyclohexan verläuft bei Temperaturen von 150 bis 2500 C nahezu quantitativ. Bei niedrigeren -Temperaturen, unterhalb 1500 C, verläuft die Hydrierung langsam; weswegen diese niedrigeren Temperaturen nur geringes Interesse bieten. Höhere Temperaturen, oberhalb 2500 C, vermeidet man vorzugsweise wegen der Möglichkeit der Zersetzung und Bildung unerwünschter Nebenprodukte. Man kann dabei den Druck verhältnismäßig niedrig, nämlich unterhalb 100 at halten, vorzugsweise wendet man einen Druck von 20, 30 oder 50 at an. Das Arbeiten in der Dampfphase kann bei Atmosphärendruck oder bei einem geringen Druck von 2 bis 10 at erfolgen. The hydrogenation of benzene to cyclohexane takes place at temperatures from 150 to 2500 C almost quantitative. At lower temperatures, below 1500 C, the hydrogenation proceeds slowly; hence these lower temperatures offer little interest. Higher temperatures, above 2500 C, are avoided preferably because of the possibility of decomposition and formation of undesirable by-products. You can keep the pressure relatively low, namely below 100 at, a pressure of 20, 30 or 50 atm is preferably used. Working in the Vapor phase can be at atmospheric pressure or at a low pressure of 2 to 10 at.

Das Hydriergas braucht nicht reiner Wasserstoff zu sein, es kann auch inerte Gase enthalten, beispielsweise Stickstoff. The hydrogenation gas does not have to be pure hydrogen, it can also contain inert gases, such as nitrogen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß unreines Cyclohexanol bei der Hydrierung von Benzol angewandt werden kann, worauf aus den Reaktionsprodukten Cyclohexan und reines Cyclohexanol ausgeschieden werden können. Es erübrigt sich daher, das Cyclohexanol gesondert zu reinigen. Dies ist besonders wichtig, wenn es sich um Verfahren handelt, bei denen Cyclohexanol als Ausgangsprodukt angewandt wird, z. B. bei der Herstellung von Cyclohexanon, wobei bereits geringe in dem Cyclohexanol vorhandene Mengen an Verunreinigungen die Hydrierung in sehr ungünstigem Sinne beeinflussen. Besonders aber, wenn man das Cyclohexanol durch Oxydation von Cyclohexan, beispielsweise mit Luft, erhalten hat, ist für dessen Weiterverarbeitung zu Cyclohexanon das Unschädlichmachen der Verunreinigungen notwendig, was gemäß der Erfindung in einfacher Weise möglich ist. The inventive method offers the advantage that impure cyclohexanol can be applied in the hydrogenation of benzene, whereupon from the reaction products Cyclohexane and pure cyclohexanol can be excreted. There is no need therefore to clean the cyclohexanol separately. This is especially important when these are processes in which cyclohexanol is used as the starting product will, e.g. B. in the production of cyclohexanone, with already low levels in the cyclohexanol existing amounts of impurities affect the hydrogenation in a very unfavorable sense. But especially if you get the cyclohexanol by oxidation of cyclohexane, for example with air, is to render it harmless for its further processing into cyclohexanone of the impurities necessary, which is possible in a simple manner according to the invention is.

Die zu verwendende Menge Cyclohexanol kann bedeutend variiert werden. Vorzugsweise wendet man Mengen in Höhe von 0,1 bis 1 Mol Cyclohexanol pro Mol Benzol an, wobei man entweder mit einem festen porigen Katalysator, oder aber mit Raney-Nickel, wobei der Katalysator in Form einer Suspension in Cyclohexanol kontinuierlich durch den Reaktionsraum geleitet werden kann, arbeitet. Hierbei kann die übliche Menge Katalysator angewandt werden, nämlich, bezogen auf das Benzol, 0,1 bis 10 Gewihtsprozent Katalysator. The amount of cyclohexanol to be used can be varied significantly. It is preferred to use amounts of 0.1 to 1 mole of cyclohexanol per mole of benzene on, either with a solid porous catalyst, or with Raney nickel, the catalyst in the form of a suspension in cyclohexanol through continuously the reaction chamber can be passed, works. The usual amount can be used Catalyst are used, namely, based on the benzene, 0.1 to 10 percent by weight Catalyst.

Für die Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsphase wendet man vorzugsweise keine kleineren Mengen an, die weniger als 0,1 Mol Cyclohexanol pro Mol Benzol enthalten. To maintain the liquid phase, it is preferable to turn no smaller amounts containing less than 0.1 mole of cyclohexanol per mole of benzene.

Das Zusetzen von Cyclohexanol kann in verschiedener Weise erfolgen. Das Benzol und das Cyclohexanol können in Dampfform oder als Flüssigkeit zusammen oder einzeln in den Hydrierraum eingeleitet werden. Venvendet man einen Katalysator in Pulverform, der kontinuierlich durch den Hydrierraum geleitet wird, so kann der Katalysator in Form einer Suspension in Benzol oder in der einer Suspension in Cyciohexanol oder aber suspendiert in einem Gemisch aus Benzol und Cyclohexanol in den Hydrierraum eingeleitet werden. Cyclohexanol can be added in various ways. The benzene and the cyclohexanol can be taken together in vapor form or as a liquid or be introduced individually into the hydrogenation space. A catalyst is used in powder form, which is passed continuously through the hydrogenation chamber, the Catalyst in the form of a suspension in benzene or in that of a suspension in cyclohexanol or suspended in a mixture of benzene and cyclohexanol in the hydrogenation space be initiated.

Die in dem Reaktionsgemisch vorhandenen Dämpfe werden nach vollzogener Hydrierung kondensiert, und anschließend können die flüssigen Produkte in üblicher Weise durch Destillation in Fraktionen getrennt werden, wobei man neben Cyclohexan gereinigtes Cyclohexanol erhält. The vapors present in the reaction mixture are after consummated Hydrogenation condenses, and then the liquid products can be used in the usual way Way to be separated into fractions by distillation, one in addition to cyclohexane purified cyclohexanol is obtained.

Beispiel 1 Die Hydrierung von Benzol wird in einem Reaktionsraum durchgeführt, der sich zusammensetzt aus zehn senkrechten Rohren je mit einer Länge von 5 m und einem Durchmesser von 7,5 cm in Serienschaltung. Die Rohre sind zum Regeln der Temperatur mit einem Mantel ausgestattet, mittels dessen man die Temperatur in den Rohren auf 1800 C hält. Der Druck wird auf 32 at gehalten. Example 1 The hydrogenation of benzene is carried out in a reaction space carried out, which is composed of ten vertical tubes each with a length 5 m and a diameter of 7.5 cm in series connection. The pipes are for Regulating the temperature equipped with a jacket, by means of which one can control the temperature holds in the pipes at 1800 C. The pressure is kept at 32 at.

Pro Stunde werden 30 kg Benzol und 20 kg Cyclohexanol sowie auch 1 kg Raney-Katalysator, der in dem Cyclohexanol suspendiert ist, in den Reaktionsraum eingeleitet. Weiterhin wird ein Hydriergas in den Reaktionsraum eingeleitet, das aus 85 Volumprozent Wasserstoff und 15 Volumprozent Stickstoff besteht, und zwar in einer Menge von 3,65 Mol Wasserstoff pro Mol Benzol. Das Absetzen der Katalysatorteilchen der Suspension wird dadurch verhütet, daß man einen Teil der Gase in den Reaktionsraum zurückleitet. 30 kg of benzene and 20 kg of cyclohexanol are used per hour as well 1 kg of Raney catalyst, which is suspended in the cyclohexanol, into the reaction space initiated. Furthermore, a hydrogenation gas is introduced into the reaction space, which consists of 85 percent by volume hydrogen and 15 percent by volume nitrogen, namely in an amount of 3.65 moles of hydrogen per mole of benzene. The settling of the catalyst particles the suspension is prevented by some of the gases in the reaction space returns.

Das Cyclohexanol, welches man verwendet, hat man durch Oxydation von Cyclohexan mit Luft und anschließende Abtrennung des rohen Cyclohexanols aus dem cyclohexanolw und cyclohexanonhaltigen Reaktionsprodukt gewonnen. Dieses Cyclohexanol enthält etwa 1 Gewichtsprozent durch Destillation nur schwer entfernbarer Verunreinigungen, die der Dehydrierung von Cyclohexanol zu Cyclohexanon hinderlich sind. The cyclohexanol that is used is obtained by oxidation of cyclohexane with air and subsequent separation of the crude cyclohexanol the cyclohexanolw and cyclohexanone-containing reaction product obtained. This cyclohexanol contains about 1 percent by weight of impurities that are difficult to remove by distillation, which prevent the dehydrogenation of cyclohexanol to cyclohexanone.

Das aus dem Reaktionsraum austretende Reaktionsprodukt wird gekühlt und das flüssige Produkt nach Filtrierung anschließend einer Destillationsvorrichtung zur Abtrennung von Cyclohexan und Cyclohexanol zugeleitet. Pro Stunde werden 32 kg Cyclohexan und 20 kg reines Cyclohexanol erhalten, welche den theoretisch erzielbaren Mengen annähernd entsprechen. The reaction product emerging from the reaction space is cooled and then, after filtration, the liquid product to a distillation device fed to the separation of cyclohexane and cyclohexanol. Per hour are 32 kg of cyclohexane and 20 kg of pure cyclohexanol, which is the theoretically achievable Quantities correspond approximately.

Das erhaltene Cyclohexanol kann ohne Schwierigkeiten zu Cyclohexanon verarbeitet werden.The cyclohexanol obtained can be converted into cyclohexanone without difficulty are processed.

Beispiel2 Unter im übrigen gIeichen Verhältnissen wie in dem Beispiel 1 wird in der in diesem Beispiel beschriebenen Hydriervorrichtung Benzol bei einer Temperatur von 1850 C hydriert, wobei- in den Reaktionsraum stündlich 40 kg Benzol eingeleitet werden und auch 10 kg unreines Cyclohexanol, dessen Herkunft die gleiche ist wie in dem Beispiel, worin--lkgRaney-Nickel suspendiert ist. Example 2 Under otherwise the same conditions as in the example 1 is in the hydrogenation device described in this example benzene at a Hydrogenated at a temperature of 1850 ° C., 40 kg of benzene per hour in the reaction chamber are introduced and also 10 kg of impure cyclohexanol, the origin of which is the same is as in the example in which - lkg Raney nickel is suspended.

Pro Stunde werden 42 kg Cyclohexan und 10 kg reines Cyclohexanol aus den Reaktionsprodukten abgetrennt. 42 kg of cyclohexane and 10 kg of pure cyclohexanol are produced per hour separated from the reaction products.

PATENTANSPRVCHE 1. Verfahren zum katalytischen Hydrieren von Benzol, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrierung in Gegenwart von Cyclohexanol durchgeführt wird. PATENT CLAIM 1. Process for the catalytic hydrogenation of benzene, characterized in that the hydrogenation is carried out in the presence of cyclohexanol will.

Claims (1)

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß als Katalysator ein in Cyclohexanol suspendierter Nickelkatalysator angewandt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in -that as a catalyst a nickel catalyst suspended in cyclohexanol is used. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 827361, 969471; USA.-Patentschrift Nr 2373 501. Considered publications: German Patent Specifications No. 827361, 969471; U.S. Patent No. 2373 501.
DENDAT1075602D Process for the catalytic hydrogenation of benzene Pending DE1075602B (en)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2373501A (en) * 1942-04-18 1945-04-10 Du Pont Preparation of cyclohexane
DE827361C (en) * 1949-03-26 1952-01-10 Ici Ltd Process for the production of cyclohexane by hydrogenating benzene
DE969471C (en) * 1952-01-29 1958-06-04 Bergwerksverband Zur Verwertun Process for the preparation of metal skeleton catalysts suitable for the hydrogenation and dehydrogenation of organic compounds

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