DE1468982C - Process for the alkylation of aromatic hydrocarbons - Google Patents
Process for the alkylation of aromatic hydrocarbonsInfo
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Description
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mehr als 3, η bedeutet die Wertigkeit des Kations M seltenen Erden können in gleicher Weise zur Her-more than 3, η means the valence of the cation M rare earths can be used in the same way to produce
und Y ist ein Wert bis zu 8, je nach der Identität des stellung des Katalysators verwendet werden.and Y is a value up to 8, depending on the identity of the position of the catalyst used.
Kations M und dem. Hydratationsgrad des Silicates. Von den anderen Aluminosilicaten hat sich ein syn-Kations M and the. Degree of hydration of the silicate. Of the other aluminosilicates, a syn-
Zeolith X ist sowohl in den Natrium- als auch den thetischer Zeolith, der die gleiche kristalline Struktur Calciumformen im Handel erhältlich; erstere wird für 5 wie Zeolith X hat und als Zeolith Y bezeichnet wird,Zeolite X is present in both sodium and thetic zeolites that have the same crystalline structure Forms of calcium available commercially; the former is for 5 as has zeolite X and is referred to as zeolite Y,
die Zwecke der Erfindung bevorzugt. ebenfalls zur Herstellung der Katalysatoren für daspreferred the purposes of the invention. also for the production of the catalysts for the
Die bevorzugten Aluminosilicatkatalysatoren aus Verfahren der Erfindung als geeignet erwiesen. DerThe preferred aluminosilicate catalysts from processes of the invention have been found to be useful. the
der Zeolithklasse sind jene, die eine Faujasitstruktur Zeolith Y unterscheidet sich vom Zeolith X darin, daßof the zeolite class are those that have a faujasite structure. Zeolite Y differs from zeolite X in that
haben. Für die Herstellung von Äthylbenzol wird ein er mehr Siliciumdioxyd und weniger Aluminiumoxydto have. For the production of ethylbenzene there is more silicon dioxide and less aluminum oxide
Aluminosilicatkatalysator bevorzugt, der gleichmäßige io enthält. Infolge seines höheren SiliciumdioxydgehaltesPreferred aluminosilicate catalyst containing uniform io. Due to its higher silicon dioxide content
Porenöffnungen von mindestens 10 Ängströmeinheiten hat dieser Zeolith eine höhere Beständigkeit fürThis zeolite has a higher resistance to pore openings of at least 10 angstrom units
Durchmesser und eine Aktivitätskonstante gemäß der Wasserstoffionen als der Zeolith X. Ein anderes AIu-Diameter and an activity constant according to the hydrogen ions than the zeolite X. Another AIu-
nachstehenden Definition zwischen etwa 500 und etwa minosilicatmaterial, das sich als geeignet für Kataly-definition below between about 500 and about minosilicate material that is suitable for catalytic
1000 aufweist. Er wird aus der Natriumform des satorherstellung erwiesen hat, ist ein als Mordenit be-1000 has. It has been shown to be from the sodium form of sator manufacture, and is known as a mordenite
Zeolith X durch eine der herkömmlichen Behandlun- 15 kannter, natürlich vorkommender Zeolith.Zeolite X naturally occurring zeolite known by one of the conventional treatments.
gen zum teilweisen Ersatz des Natriums in einem gas- Der kationenausgetauschte Aluminosilicatkataly-to partially replace the sodium in a gas- The cation-exchanged aluminosilicate catalyst
förmigen oder flüssigen Medium hergestellt. Es wird sator kann direkt als Katalysator verwendet werden,shaped or liquid medium. It will sator can be used directly as a catalyst,
dazu ein Medium angewendet, das zu einer Ionisierung oder er kann mit einem geeigneten Träger oder Binde-a medium used for this purpose, which leads to ionization or it can be combined with a suitable carrier or binding agent
des Kations ohne Beeinflussung der kristallinen Struk- mittel vereinigt werden. Die besondere chemische Zu-of the cation can be combined without affecting the crystalline structurants. The special chemical additive
tür des Zeoliths führt. Nach einer derartigen Behänd- 20 sammensetzung des letztgenannten Materials ist nichtdoor of the zeolite. After such a handling composition of the last-mentioned material is not
lung wird der kätfönenausgetauschte Zeolith mit kritisch. Es ist jedoch notwendig, daß das verwendeteAs a result, the zeolite that has been exchanged for drying is also critical. However, it is necessary that that used
Wasser gewaschen, getrocknet und dehydratisiert. Die Träger- oder Bindemittel unter den Bedingungen, beiWater washed, dried and dehydrated. The carrier or binder under the conditions at
Dehydratation erzeugt dabei das charakteristische denen die Umwandlungsreaktion durchgeführt wird,Dehydration creates the characteristic of which the conversion reaction is carried out,
System offener Poren, Kanäle oder Hohlräume in den thermisch beständig ist. So können feste poröse Ad-System of open pores, channels or cavities in the thermally resistant. So solid porous ad-
kristallinen Aluminosilicaten. 25 sorptionsmittel, Träger und Stützmaterialien der Art,crystalline aluminosilicates. 25 sorbents, carriers and support materials of the type
Als Ergebnis der vorstehenden Behandlung ist ein wie sie bisher bei katalytischen Arbeitsweisen verwen-As a result of the above treatment, as it has been used so far in catalytic modes of operation
mit seltenen Erden ausgetauschtes Aluminosilicat in det wurden, in Kombination mit dem kristallinen,with rare earth exchanged aluminosilicate in det, in combination with the crystalline,
dessen Struktur seltene Erdkationen an die Stelle von kationenausgetauschten Aluminosilicat eingesetzt wer-whose structure rare earth cations are used in place of cation-exchanged aluminosilicate
Natriumionen getreten sind. Der Natriumgehalt des den.Sodium ions have entered. The sodium content of the den.
aktivierten Katalysators ist daher ein Maß für die Voll- 30 Der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung Verständigkeit des Kationenaustausches. Der beim Ver- wendete kationenausgetauschte Aluminosilicatkatalyfahren der Erfindung verwendete Katalysator enthält sator kann in Form eines feinen Pulvers vorliegen oder bis zu 5 Gewichtsprozent und vorzugsweise unter er kann die Form von Pellets mit einer Größe von bei-1 Gewichtsprozent Natrium nach einer derartigen spielsweise etwa 1,6 bis 3,2 mm haben, die z. B. durch Behandlung. Weiterhin ist zu bemerken, daß die 35 Pelletieren des kristallinen Ahiminosüicats mit einem Porengröße des mit seltenen Erden ausgetauschten geeigneten Bindemittel, wie Ton, erhalten worden sind. Katalysators im Bereich von 6 bis 15 Ä und Vorzugs- Es ist eine Prüfmethode entwickelt worden, um die weise im Bereich von etwa 10 bis 13 Ä Durchmesser Aktivität der Katalysatoren für das Verfahren der liegt. Erfindung zu messen. Bei der Durchführung des Testsactivated catalyst is therefore a measure of the full understanding in the process according to the invention of cation exchange. The used cation-exchanged aluminosilicate catalyst The catalyst used in the invention may be in the form of a fine powder or Up to 5 percent by weight and preferably below it can be in the form of pellets with a size of at -1 Percent by weight of sodium after such a game, for example, have about 1.6 to 3.2 mm, the z. B. by Treatment. It should also be noted that the pelletizing of the crystalline Ahiminosüicats with a Pore size of the suitable rare earth exchanged binder such as clay have been obtained. Catalyst in the range of 6 to 15 Å and preferred A test method has been developed to determine the wise in the range of about 10 to 13 Å in diameter activity of the catalysts for the process of located. Measure Invention. When performing the test
Die seltenen Erdkationen können aus dem Salz 40 wird η-Hexan einem Reaktor zugeführt, der den zu
eines einzigen Metalls oder vorzugsweise aus Gemi- untersuchenden Katalysator enthält. Die Fließgeschen
von Metallen, z. B. einem seltenen Erdchlorid schwindigkeit des η-Hexans, die Größe der Kataly-
oder Didymiumchloriden, stammen. Derartige Gemi- satorprobe und die Temperatur in dem Reaktor werden
sehe werden gewöhnlich als eine seltene Erdchlorid- vorgewählt, um Umwandlungshöhen im Bereich von
lösung bezeichnet; hierunter ist nachstehend insbeson- 45 5 bis 50 Gewichtsprozent zu erhalten. Das Hexan wird
dere ein Gemisch aus seltenen Erdchloriden zu ver- dem Reaktor zugeführt, bis das Katalysator-Hexanstehen,
das im wesentlichen aus den Chloriden von Verhältnis (Volumenbasis) etwa 4 ist. Zu dieser Zeit
Lanthan, Cer, Praseodym und Neodym mit geringeren wird eine Probe der Reaktionsprodukte entnommen
Mengen an Samarium, Gadolinium und Yttrium be- und gaschromatographisch analysiert,
steht. Diese Lösung ist im Handel erhältlich und ent- 50 Die Spaltung von η-Hexan, die durch eine chromatohält
die Chloride der seltenen Erden in der nachstehen- graphische Analyse ermittelt wird, wird unter der Anden
Zusammensetzung: 48 Gewichtsprozent Cer (als nähme einer Reaktion erster Ordnung oder pseudo-CeO2),
24 Gewichtsprozent Lanthan (als La2O3), erster Ordnung in eine Reaktionsgeschwindigkeits-5
Gewichtsprozent Praseodym (als Pr6O11), 17 Ge- konstante umgewandelt. Gegebenenfalls können einige
wichtsprozent Neodym (als Nd2O3), 3 Gewichtspro- 55 Versuche und Fehlproben erforderlich sein, um besonzent
Samarium (als Sm2O3), 2 Gewichtsprozent Gado- dere Bedingungen auszuwählen. Als allgemeine Regel
linium (als Gd2O3), 0,2 Gewichtsprozent Yttrium (als können die Raumgeschwindigkeit und die Temperatur
Y2O3) und 0,8 Gewichtsprozent andere seltene Erd- variiert werden, bis die Umwandlung in dem voroxyde.
Didymiumchlorid ist ebenfalls ein Gemisch aus stehend angegebenen Bereich liegt- Wenn es vorkomseltenen
Erdchloriden, das jedoch einen geringeren 60 men sollte, daß der Katalysator eine starke Koks-Cergehalt
hat. Es besteht aus den nachstehend aufge- abscheidung bei geringer Umwandlung aufweist, sollte
führten seltenen Erden, bestimmt als Oxyde; 45 bis die Schärfe der Reaktionsbedingungen verringert wer-46
Gewichtsprozent Lanthan, 1 bis 2 Gewichtsprozent den. Der erhaltene Wert wird normalisiert oder stan-Cer,
9 bis 10 Gewichtsprozent Praseodym, 32 bis dardisiert, indem man durch die Reaktionsgeschwin-33
Gewichtsprozent Neodym, 5 bis 6 Gewichtsprozent 65 digkeitskonstante für einen herkömmlichen Silicium-Samarium,
3 bis 4 Gewichtsprozent Gadolinium, dioxyd-Aluminiumoxydkatalysator, der etwa 10 Ge-0,4
Gewichtsprozent Yttrium und 1 bis 2 Gewichts- wichtsprozent Aluminiumoxyd enthält und eine CAT-prozent
andere seltene Erden. Andere Gemische aus Α-Aktivität von 46 hat (beschrieben in National Petro-The rare earth cations can be fed η-hexane from the salt 40 to a reactor which contains the catalyst to be investigated into a single metal or preferably from mixtures. The Fließgeschen of metals, z. B. a rare earth chloride speed of η-hexane, the size of the catalysis or didymium chlorides originate. Such a Gemizer sample and the temperature in the reactor are usually preselected as a rare earth chloride to denote conversion levels in the range of solution; below this, in particular, 5 to 50 percent by weight is obtained below. The hexane is fed to the reactor, a mixture of rare earth chlorides, until the catalyst hexane, which is essentially composed of the chlorides in a ratio (volume basis) about 4, is obtained. At this time lanthanum, cerium, praseodymium and neodymium with lower amounts of samarium, gadolinium and yttrium are sampled and analyzed by gas chromatography,
stands. This solution is commercially available and contains 50 The cleavage of η-hexane, which is determined by a chromatographic analysis of the chlorides of the rare earths in the following graphic analysis, has the Andean composition: 48 percent by weight cerium (as if a reaction took the first Order or pseudo-CeO 2 ), 24 percent by weight lanthanum (as La 2 O 3 ), first order converted into a reaction rate -5 percent by weight praseodymium (as Pr 6 O 11 ), 17 constant. A few percent by weight of neodymium (as Nd 2 O 3 ), 3 percent by weight of tests and faulty samples may be required to select particularly samarium (as Sm 2 O 3 ), 2 percent by weight of gaddene conditions. As a general rule, linium (as Gd 2 O 3 ), 0.2 percent by weight yttrium (as the space velocity and temperature Y 2 O 3 ) and 0.8 percent by weight of other rare earths can be varied until the conversion in the pre-oxide. Didymium chloride is also a mixture from the specified range. It consists of the following deposition at low conversion, should led to rare earths, determined as oxides; 45 until the severity of the reaction conditions is reduced, 46 percent by weight of lanthanum, 1 to 2 percent by weight. The value obtained is normalized or stan-cerium, 9 to 10 percent by weight praseodymium, 32 to dardized by calculating the reaction rate by 33 percent by weight neodymium, 5 to 6 percent by weight 65 constant for a conventional silicon samarium, 3 to 4 percent by weight gadolinium, dioxide -Aluminum oxide catalyst, which contains about 10 Ge-0.4 percent by weight of yttrium and 1 to 2 percent by weight of aluminum oxide and a CAT percent of other rare earths. Has other mixtures of Α activity of 46 (described in National Petro-
leum News, Bd. 36, Seite P. R. 537, 2. August 1944), teilt. Ein derartiger Katalysator wird nachstehend als 46-AI-Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydkatalysator bezeichnet. Dieser Wert wird dann unter Anwendung einer Arrhenius-Gleichung auf 538° C korrigiert, wenn die Untersuchung bei einer anderen Temperatur erfolgte. Die Ergebnisse werden demgemäß als relative Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten bei 538 0C angegeben. :Leum News, Vol. 36, Page PR 537, August 2, 1944). Such a catalyst is hereinafter referred to as a 46-Al-silica-alumina catalyst. This value is then corrected to 538 ° C using an Arrhenius equation if the test was carried out at a different temperature. The results are therefore reported as relative rate constants at 538 0 C. :
Die Bereiche der Betriebsbedingungen für diesen *° Test sind wie folgt:The ranges of operating conditions for this * ° Test are as follows:
Temperatur im Reaktor .. 371 bis 538° CTemperature in the reactor .. 371 to 538 ° C
Stündliche Raumströ- 1SHourly room flows 1 p
mungsgeschwindigkeit :ming speed:
■ der Flüssigkeit 0,2 bis 60 V/V/Std.,■ the liquid 0.2 to 60 V / V / hour,
n-Hexan-Fließgeschwindigkeit .·. 2 bis 30 cm3/Std.,n-hexane flow rate. ·. 2 to 30 cm 3 / hour,
Katalysatorvolumen im
Reaktor 0,5 bis 10 cm3.Catalyst volume in
Reactor 0.5 to 10 cm 3 .
Die Testbedingungen werden gewöhnlich so gewählt, daß die Betriebszeit zwischen 15 Sekunden und 30 Minuten und vorzugsweise zwischen 30 Sekunden und 15 Minuten beträgt.The test conditions are usually chosen so that the operating time is between 15 seconds and 30 minutes and is preferably between 30 seconds and 15 minutes.
Die beim Verfahren der Erfindung verwendeten Aluminosilicatkatalysatoren werden so hergestellt, daß sie eine ausreichende Aktivität haben, um eine Tieftemperaturalkylierung mit hoher Umwandlung zu ermöglichen. Ein Katalysator mit einer relativen Aktivitätskonstante von über 10 und vorzugsweise über 50, entsprechend dem vorstehend beschriebenen Test, führt in Torteilhafter Weise zu einer wirksamen Alkylierung bei Temperaturen unter 316° C und stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit von 5 bis 25. Für die Herstellung von Äthylbenzol soll der verwendete Aluminosilicatkatalysator eine Aktivitätskonstante von etwa 500 und etwa 1000 besitzen. Es wird besonders bevorzugt, daß die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Katalysatoren eine Aktivitätskonstante größer als 1500 besitzen.The aluminosilicate catalysts used in the process of the invention are prepared so that they have sufficient activity to allow low temperature alkylation with high conversion. A catalyst with a relative activity constant greater than 10 and preferably greater than 50, in accordance with the test described above, results in an effective alkylation in a tortous manner at temperatures below 316 ° C and hourly liquid space velocities of 5 to 25. For the production of ethylbenzene, the aluminosilicate catalyst used should have an activity constant of about 500 and about 1000. It is particularly preferred that in the process Catalysts used according to the invention have an activity constant greater than 1500.
Die nachstehende Tabelle zeigt einen Vergleich der Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten für Aluminosilicatkatalysatoren, die verschiedene Gewichtsprozentsätze an Natrium nach dem Säure- und Basenaustausch in dem Material enthalten, wobei Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd als Basis dient. ......·.The table below shows a comparison of the reaction rate constants for aluminosilicate catalysts, the different weight percentages of sodium after the acid and base exchange contained in the material, with silica-alumina serving as the base. ...... ·.
- Aus der nachstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß sich die relative Reaktionsgeschwindigkeitskonstante umgekehrt zu der in dem Katalysator verbliebenen : Natriummenge steigert. So ergibt ein restlicher Natrium-• ionengehalt von weniger als 0,7 Gewichtsprozent in dem Katalysator eine Reaktionsgeschwindigkeitskon-' stante von 4000. Ein Säurezeolith Y mit einem Na- -triumgehalt von 1,22 Gewichtsprozent ergibt eine Reaktionsgeschwindigkeitskonstante von über 500.- From the table below it can be seen that the relative reaction rate constant is reversed to that in the remaining catalyst: increased amount of sodium. For example, a residual sodium ion content of less than 0.7 percent by weight in the catalyst gives a reaction rate constant of 4000.
■ Ein Säuremordenit mit geringem Natriumgehalt führt ebenfalls zu .einer hohen Reaktionsgeschwindigkeitskonstante. ■ An acid mordenite with a low sodium content also leads to a high reaction rate constant.
Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung angewendeten Betriebsbedingungen, wie die Temperatur, -der Druck, die Raumgeschwindigkeit, das molare Verhältnis der Reaktionsteilnehmer und die Gegenwart von inerten Verdünnungsmitteln, werden anThe operating conditions used in the method according to the invention, such as the temperature, the pressure, the space velocity, the molar ratio of the reactants and the presence of inert diluents, are on
■ Hand der Ausführungsbeispiele weiter erläutert.■ Hand of the exemplary embodiments further explained.
Tabelle I
Krackung von n-HexanTable I.
Cracking of n-hexane
P) Dieser herkömmliche Katalysator, dem eine Aktivität von 1,0 zugeordnet ist, ergibt 13,0% Umwandlung von Normalhexan bei 538° C unter Verwendung von 1,5 cm3 Katalytator einer Korngröße von etwa 0,25 bis 0,6 mm mit einer Gasfließrate von 10cm3/min Helium, gesättigt mit n-Hexandämpfen bei Raumtemperatur und -Druck, wobei dje momentane Umwandlung in der fünften Minute der Betriebszeit gemessen ist.P) This conventional catalyst, which is assigned an activity of 1.0, gives 13.0% conversion of normal hexane at 538 ° C. using a 1.5 cm 3 catalyst with a grain size of about 0.25 to 0.6 mm a gas flow rate of 10 cm 3 / min helium, saturated with n-hexane vapors at room temperature and pressure, the instantaneous conversion being measured in the fifth minute of the operating time.
Vergleich der Katalysatoraktivität
bei der Alkylierung von Benzol mit ÄthylenComparison of the catalyst activity
in the alkylation of benzene with ethylene
Bedingungen:Conditions:
Temperatur 213°CTemperature 213 ° C
Druck atmosphärischPressure atmospheric
Benzol-Äthylen-Verhältnis (molar) 12:1
Benzol-Raumgeschwindigkeit,
Volumen Benzol/Volumen
Katalysator/Std 12Benzene-ethylene ratio (molar) 12: 1
Benzene space velocity,
Volume of benzene / volume
Catalyst / hour 12
ausgetauschter
Zeolith X OWith rare earths
exchanged
Zeolite XO
dioxyd-
Ainmininm-
oxydSilicon
dioxide-
Ainmininm-
oxide
Produktanalyse,
Gewichtsprozent
Benzol
Äthylbenzol ...
Andere Alkyl
benzole^)
Umwandlung von
Äthylen zu Äthyl
benzol, % Operating time, min ...
Product analysis,
Weight percent
benzene
Ethylbenzene ...
Other alkyl
benzenes ^)
Conversion of
Ethylene to ethyl
benzene,%
91,2
8,4
0,4
100,0
91,590
91.2
8.4
0.4
100.0
91.5
100,0
0,0
0,0
100,0
0,090
100.0
0.0
0.0
100.0
0.0
O 26,5 Gewichtsprozent (SE)2O3; 0,22 Gewichtsprozent Na,O 26.5 percent by weight (SE) 2 O 3 ; 0.22 percent by weight Na,
13-X-Zeolith.
(a) Diäthylbenzole, und Toluol.13-X zeolite.
( a ) Diethylbenzenes, and toluene.
Die hohe Umwandlung, die durch einen mit seltenen Erden ausgetauschten Aluminosilicatkatalysator erzielt werden kann, wird nachstehend bei der Alkylierung von Benzol mit Äthylen beschrieben. Wie in der vorstehenden Tabelle II gezeigt ist, trat in Gegenwart eines herkömmlichen Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd-Krackkatalysators mit einem Aktivitätsindex von 46 keine Reaktion von Benzol mit Äthylen bei Temperaturen von etwa 213° C ein. Im Gegensatz hierzu reagieren Benzol und Äthylen, wenn sie mit dem Katalysator gemäß der Erfindung in Berührung gebracht werden, unter Bildung von Äthylbenzol und anderen Alkylbenzolen, wobei die Umwandlung von Äthylen zu Äthylbenzol in der Größe von 90% liegt.The high conversion achieved by a rare earth exchanged aluminosilicate catalyst is described below for the alkylation of benzene with ethylene. Like in the Table II above, occurred in the presence of a conventional silica-alumina cracking catalyst with an activity index of 46, benzene does not react with ethylene at temperatures of about 213 ° C. In contrast, benzene and ethylene react when they interact with the catalyst are brought into contact according to the invention, with the formation of ethylbenzene and others Alkylbenzenes, the conversion of ethylene to ethylbenzene being of the order of 90%.
4V4V
~~-Beispiel 2~~ example 2
Die Alkylierung von Benzol mit Propylen zur Bildung von Cumol erfolgt über dem mit seltenen Erden ausgetauschten Aluminosilicatkatalysator ähnlich wie die Benzol-Äthylen-Reaktion, wobei sich die Arbeitstemperatur von etwa 38 bis 316° C erstreckt. Als Beispiel wurde der nachstehende Versuch über einen ausgedehnten Zeitraum in einem Festbettreaktor bei atmosphärischem Druck durchgeführt: Benzol und Propylen wurden bei einem molaren Verhältnis von 3:1 und bei einer stündlichen Raumgeschwindigkeit des Benzols von 2 zur Bildung von Cumol und anderen Alkylierungsprodukten, z. B. Diisopropylbenzol, zur Reaktion gebracht.The alkylation of benzene with propylene to form cumene occurs above that with rare earths exchanged aluminosilicate catalyst similar to the benzene-ethylene reaction, the operating temperature ranging from about 38 to 316 ° C. As an an example the following experiment was carried out over an extended period of time in a fixed bed reactor atmospheric pressure: Benzene and propylene were carried out at a molar ratio of 3: 1 and with a benzene hourly space velocity of 2 to form cumene and others Alkylation products, e.g. B. diisopropylbenzene reacted.
Dampfphasenalkylierung von Benzol-Propylen
über einem seltenen ErdenkatalysatorVapor phase alkylation of benzene-propylene
over a rare earth catalyst
Betriebszeit, Min. 50
Temperatur, °C 149Operating time, min. 50
Temperature, ° C 149
Produktzusammensetzung,
GewichtsprozentProduct composition,
Weight percent
Cumol Cumene
75
14975
149
andereother
... 9,0
... 0,3
Summe 9,3... 9.0
... 0.3
Total 9.3
7,5
0,57.5
0.5
115
227115
227
23,0
9,523.0
9.5
150
227150
227
10,5
6,510.5
6.5
8,0 32,5 17,08.0 32.5 17.0
5555
Benzol wurde mit Äthylchlorid bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen alkyliert.Benzene was alkylated with ethyl chloride at relatively low temperatures.
Bei der Gegenüberstellung mit einem herkömmlichen Siliciumdioxyd-Aluminiumoxydkatalysator zeigte der nach dem Verfahren der Erfindung verwendete Katalysator die nachstehend aufgeführte hohe Aktivität bei einer Temperatur von 2180C und atmosphärischem Druck, wobei das molare Verhältnis von Benzol zu Äthylchlorid 12:1 betrug. _jIn the comparison with a conventional silica-Aluminiumoxydkatalysator the catalyst used according to the method of the invention showed high activity listed below at a temperature of 218 0 C and atmospheric pressure, wherein the molar ratio of benzene to ethyl chloride 12: 1. _j
Vergleich der katalytischen Aktivität
bei der Alkylierung von Benzol mit ÄthylchloridComparison of the catalytic activity
in the alkylation of benzene with ethyl chloride
Betriebszeit, Min. 50 100 200 350Operating time, min. 50 100 200 350
Äthylbenzol inEthylbenzene in
den Produkten,the products,
Gewichtsprozent:
mit seltenen
Erden ausgetauschter Weight percent:
with rare
Earth exchanged
Zeolith .... 5,5 7,2 8,2 8,2 Siliciumdioxyd-Aluminium-
oxyd 0,3 0,3 — —Zeolite .... 5.5 7.2 8.2 8.2 silica-aluminum
oxide 0.3 0.3 - -
Aus den vorstehenden Daten ist ersichtlich, daß die Aktivität des seltenen Erden-Aluminosilicats viel höher ist, als die des Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyds. Die Alkylierung von Benzol mit Äthylchlorid kann bei einer Temperatur von 38 bis 316° C durchgeführt werden. Λ From the above data it can be seen that the activity of the rare earth aluminosilicate is much higher than that of the silica-alumina. The alkylation of benzene with ethyl chloride can be carried out at a temperature of 38 to 316 ° C. Λ
Bei einer Temperatur von 218° C und atmosphärischem Druck wurde Naphthalin mit Propylen unter Bildung von Isopropylnaphthalin alkyliert.At a temperature of 218 ° C and atmospheric pressure, naphthalene was combined with propylene Formation of isopropylnaphthalene alkylated.
Betriebsdauer,
MinutenOperating time,
Minutes
50
100
15050
100
150
Produktzusammensetzung,Product composition,
Gewichtsprozent
Isopropylnaphthalin Weight percent
Isopropyl naphthalene
18,5
14,0
11,018.5
14.0
11.0
AndereOther
1,5
1,0
0,51.5
1.0
0.5
Gesamttotal
20,0
15,0
11,520.0
15.0
11.5
4040
45 Die stündliche Raumströmungsgeschwindigkeit von Naphthalin betrug etwa 1 bei einem Naphthalin-Propylen-Verhältnis von etwa 3:1. Die anderen alkylierten Produkte dieser Reaktion waren in erster Linie Di- und Triisopropylnaphthaline.45 The hourly space velocity of naphthalene was about 1 with a naphthalene to propylene ratio of about 3: 1. The other alkylated products of this reaction were primarily di- and triisopropylnaphthalenes.
VergleichsversucheComparative experiments
Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, wobei Benzol mit Äthylen unter den nachstehend beschriebenen Alkylierungsbedingungen in Gegenwart von verschiedenen Katalysatoren einschließlich durch seltene Erden ausgetauschtem Zeolith X (SEX), durch seltene Erden ausgetauschtem Zeolith Y (SEY), durch Wasserstoff ausgetauschtem Zeolith Y (HY), Natrium-ZeolithX (NaX, Linde 13X), Calcium-Zeolith X (CaX, Linde 10X), durch Magnesium ausgetauschtem Zeolith X (MgX) und durch Magnesium ausgetauschtem Zeolith Y (MgY), in Berührung gebracht wurde. Die Beispiele wurden wie folgt durchgeführt:Comparative tests were carried out using benzene with ethylene among those described below Alkylation conditions in the presence of various catalysts including by rare Earth-exchanged zeolite X (SEX), with rare earth-exchanged zeolite Y (SEY) Hydrogen exchanged zeolite Y (HY), sodium zeolite X (NaX, Linde 13X), calcium zeolite X (CaX, Linde 10X), zeolite replaced by magnesium X (MgX) and magnesium exchanged zeolite Y (MgY). the Examples were carried out as follows:
Eine nicht calcinierte Probe der obengenannten Aluminosilicate (0,6 bis 1,25, 2,36 bis 1,17 mm Korngröße) wurde mit getemperten Quarzteilchen (2,36 bis 1,17 mm Korngröße) auf 5 ml verdünnt und in einen elektrisch geheizten, röhrenförmigen Reaktor aus feuerfestem Glas eingebracht. Nach dem Calcinieren der Katalysatorprobe wurde der Reaktor mit Stickstoff während 15 Minuten gespült und das Katalysatorbett anschließend auf die Reaktionstemperatur gebracht. Die Stickstoffzufuhr wurde abgestellt undA non-calcined sample of the above aluminosilicates (0.6 to 1.25, 2.36 to 1.17 mm grain size) was diluted with annealed quartz particles (2.36 to 1.17 mm grain size) to 5 ml and in a electrically heated, tubular reactor made of refractory glass. After calcining After the catalyst sample, the reactor and the catalyst bed were flushed with nitrogen for 15 minutes then brought to the reaction temperature. The nitrogen supply was turned off and
209 585/525209 585/525
ίοίο
die Reaktionsteilnehmer, d. h. Äthylen und Benzol, im entsprechenden Verhältnis zugegeben.the respondents, d. H. Ethylene and benzene, added in the appropriate ratio.
Die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Umwandlungen entsprechen denjenigen, die in einer Probe bei einer Betriebsdauer von 135 Minuten, unter Verwendung der verschiedenen angegebenen Aluminosilicate unter den angegebenen Reaktionsbedingungen erhalten wurden.The conversions given in the table below correspond to those in a sample with an operating time of 135 minutes, using the various specified aluminosilicates were obtained under the given reaction conditions.
*) Raumströmungsgescfiivmdigkeit/Stunden, Flüssigkeit.*) Room flow rate / hours, liquid.
Aus diesen Vergleichswerten ist ersichtlich, daß die beim Verfahren der Erfindung zu verwendenden, durch seltene Erden ausgetauschten Zeolithe X (SEX) sowie die durch seltene Erden ausgetauschten Zeolithe Y (SEY) und die durch Wasserstoff ausgetauschten Zeolithe Y (HY) hochwirksame Katalysatoren für die Alkylierung von Aromaten sind und eine außerordentlich hohe Umwandlung von Äthylen zu Athylbenzol bewirken. Die anderen kristallinen Aluminosilicate (NaX, CaX, MgX, MgY) sind unter den gleichen Bedingungen oder solchen, die auf Grund der höheren Reaktionstemperatur und einer geringeren Raumströmungsgeschwindigkeit sogar noch günstiger waren, unwirksam, d. h., es trat keine Umwandlung von Äthylen zu Athylbenzol ein.From these comparative values it can be seen that those to be used in the method of the invention, by rare earth exchanged zeolites X (SEX) as well as the rare earth exchanged zeolites Y (SEY) and the hydrogen exchanged zeolites Y (HY) are highly effective catalysts for the Alkylation of aromatics are and an extraordinarily high conversion of ethylene to ethylbenzene cause. The other crystalline aluminosilicates (NaX, CaX, MgX, MgY) are under the same conditions or those due to the higher reaction temperature and a lower space flow velocity were even cheaper, ineffective, d. That is, there was no conversion of ethylene to ethylbenzene.
Claims (1)
satoren. Die bevorzugten AUcylierangsmittel sind Olefine, Beim Verfahren der Erfindung wird die Alkylierung 35 beispielsweise Äthylen, Propylen oder Dodecylen, und von aromatischen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart Alkylhalogenide oder Alkohole; der Alkylanteil dervon Katalysatoren ausgeführt, die aus synthetischen selben enthält 1 bis 20 Kohlenstoffatome. Jedoch und natürlich vorkommenden Aluminosilicaten durch können auch zahlreiche andere acyclische Verbindun-Austausch der Alkalimetalle durch seltene Erdmetalle gen mit mindestens einem reaktiven Alkylradikal als und/oder Wasserstoff hergestellt worden sind; der- 30 Alkylierungsmittel Anwendung finden. Es wurde geartige Aluminosilicate zeigen eine hohe katalytische funden, daß eine Polymerisation sowie Seitenreak-Aktivität bei der Alkylierung von aromatischen tionen des Alkylierungsmittels auf ein Geringstmaß Kohlenwasserstoffen. . verringert werden können, wenn man die Reihenfolge In der USA.-Patentschrift 2 904 607 ist ein Ver- der Einführung der Reaktionsteilnehmer in den fahren zum Alkylieren von aromatischen Kohlen- 35 Reaktor regelt. So wird die zu alkylierende Verbindung Wasserstoffen mit Olefinen beschrieben, bei dem das zweckmäßig zuerst eingeführt und mit dem Kataly-Einsatzmaterial in Gegenwart eines kristallinen metal- sator gesättigt, bevor das Alkylierungsmittel in den lischen Aluminosilicate mit einer gleichmäßigen Poren- Reaktor zugegeben wird.The invention relates to a process for alkylating polar substituent groups, which may also be bound to the nucleus of aromatic hydrocarbons with olefins, of the aromatic ring; or tert-butyl, the cyclohexyl, methylcyclohexyl, th crystalline aluminosilicates of a uniform cyclopentyl, bicyclohexyl, cycloalkyl group or Λ pore sizes of 6 to 15 Å diameter as catalyst aryl groups, such as phenyl or naphthyl.
sators. The preferred acylating agents are olefins. In the process of the invention, the alkylation is, for example, ethylene, propylene or dodecylene, and of aromatic hydrocarbons in the presence of alkyl halides or alcohols; the alkyl portion of those carried out by catalysts made from synthetic same contains 1 to 20 carbon atoms. However, numerous other acyclic compounds can also be produced by naturally occurring aluminosilicates; the 30 alkylating agents are used. It has been found that aluminosilicates of the kind exhibit high catalytic properties that polymerize as well as side reaction activity in the alkylation of aromatic ions of the alkylating agent to the lowest level of hydrocarbons. . In US Pat. No. 2,904,607, the introduction of the reactants in the drive for the alkylation of aromatic carbons is regulated in the reactor. Thus the compound to be alkylated hydrogen with olefins is described, in which this is expediently introduced first and saturated with the catalyst feedstock in the presence of a crystalline metal before the alkylating agent is added to the metallic aluminosilicates with a uniform pore reactor.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0091707 | 1964-06-25 | ||
DES0091707 | 1964-06-25 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1468982A1 DE1468982A1 (en) | 1969-05-29 |
DE1468982B2 DE1468982B2 (en) | 1973-02-01 |
DE1468982C true DE1468982C (en) | 1973-08-30 |
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