DE1518650C - Process for the production of alkyl aromatics - Google Patents
Process for the production of alkyl aromaticsInfo
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Description
hohen Monoalkylanteil zurückzuführen. Weiter entfallen beim Verfahren der Erfindung die beim bekannten Verfahren nach der USA.-Patentschrift 2 949 492 erforderliche aufwendige Auftrennung des bei der Dimerisation anfallenden Reaktionsproduktgemisches und Kosten für den Dimerisierungskatalysator, da zum Dimerisieren der beim Alkylieren anfallende Katalysatorschlamm verwendet wird.high proportion of monoalkyl. Further omitted in the method of the invention that in the known method according to the United States patent 2,949,492 required laborious separation of the reaction product mixture obtained in the dimerization and costs for the dimerization catalyst, since for dimerization the one obtained during the alkylation Catalyst sludge is used.
Als Beispiele für das Verfahren der Erfindung verwendbarer Olefine mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen seien genannt: Propen, Buten, Penten, Hexen, Hepten, Okten, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen, Tridecen, Tetradecen, Pentadecen, Hexadecen, Heptadecen und Oktadecen. Die Olefine können geradkettig oder verzweigt sein. Außerdem kann das Ausgangsmaterial Olefine mit mehr als 18 Kohlenstoffatomen enthalten, die jedoch nicht dimerisieren. Besonders geeignet sind die Olefine mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, und zwar sowohl verzweigte als auch geradkettige.More useful as examples of the method of the invention Olefins with 3 to 18 carbon atoms may be mentioned: propene, butene, pentene, hexene, heptene, Octene, nones, decene, undecene, dodecene, tridecene, tetradecene, pentadecene, hexadecene, heptadecene and Octadecs. The olefins can be straight-chain or branched. In addition, the starting material Contain olefins with more than 18 carbon atoms, but which do not dimerize. Particularly suitable are the olefins having 5 to 12 carbon atoms, both branched and straight-chain.
Ein bevorzugtes Olefinausgangsmaterial für das Verfahfen der Erfindung ist ein unter der Bezeichnung katalytisches Polymerbenzin bekanntes Gemisch vorherrschend verzweigter Olefine mit im allgemeinen 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, das durch Polymerisation von Propylen gewonnen wird. Es wird hergestellt, indem man Propylen durch eine Anlage für die katalytische Polymerisation leitet. Dieses Verfahren ist in »Hydrocarbon Processing and Petroleum Refiner«, Bl. 41 (September 1962), S. 190, beschrieben. Die Analyse einer typischen Probe dieses Materials ergibt folgende Zusammensetzung:A preferred olefin feedstock for the process of the invention is one under the name catalytic polymer gasoline known mixture of predominantly branched olefins with generally 5 to 12 carbon atoms obtained by polymerizing propylene. It is made by passing propylene through a catalytic polymerisation plant. This procedure is in "Hydrocarbon Processing and Petroleum Refiner", Bl. 41 (September 1962), page 190, described. the Analysis of a typical sample of this material shows the following composition:
Zahl der C-AtomeNumber of carbon atoms
8 8th
7o7o
1616
3535
1717th
1111th
(Analysenverfahren war die Dampfphasenchromatographie).(The analytical method was vapor phase chromatography).
Ein weiteres bevorzugtes Olefinausgangsmaterial sind Dodecenfraktionen aus einer katalytischen Polymerisationseinheit, die man erhält, indem man ein Olefingemisch so lange durch die Einheit zirkuliert, bis eine »Spitze« von 12 erreicht ist, d.h. bis das Olefin mit 12 C-Atomen den größten individuellen Anteil am Gemisch stellt. Eine typische Dodecenprobe zeigt folgende Eigenschaften:Another preferred olefin starting material are dodecene fractions from a catalytic polymerization unit, obtained by circulating a mixture of olefins through the unit for so long until a "peak" of 12 is reached, i.e. until the olefin with 12 carbon atoms is the largest individual Share in the mixture. A typical dodecene sample shows the following properties:
Wegen der geringeren Kosten und der leichteren Zugänglichkeit wird im allgemeinen vorzugsweise katalytisches Polymerbenzin als Ausgangsmäterialverwendet. 'Because of its lower cost and accessibility, it is generally preferred polymer catalytic gasoline is used as a starting material. '
Als zu dimerisierendes Olefinmaterial verwendet man zweckmäßigerweise eine Dodecenfraktiori oder ein katalytisches' Polymerbenzin mit einem Anfangssiedepunkt zwischen 30 und 26O°C, vorzugsweise zwischen 57 und 182°C, einem 50%-Destillationspunkt zwischen 37 und 2600C, vorzugsweise zwischen 138 und 196° C, und einer Endsiedetemperatur zwischen 52 und 399° C, vorzugsweise zwischen 218 undAs to dimerizing olefinic expediently uses a Dodecenfraktiori or a catalytic 'polymer gasoline having an initial boiling point of between 30 and 26O ° C, preferably 57-182 ° C, a 50% distillation point 37-260 0 C, preferably 138-196 ° C, and a final boiling temperature between 52 and 399 ° C, preferably between 218 and
274°c.; ■■■·■·■■ ■'·'·■·■.■■· : ■"274 ° c. ; ■■■ · ■ · ■■ ■ '·' · ■ · ■. ■■ ·: ■ "
Im allgemeinen sind für die Dimerisation Druck, Temperatur und Verweilzeit nicht kritisch. Aus wirtschaftlichen Gründen arbeitet man vorzugsweise bei atmosphärischem Druck, obgleich etwas erhöhte oder verminderte Drücke ebenfalls anwendbar sind. Der geeignete Bereich für die Reaktionstemperatur liegt bei -10 bis 75°C, vorzugsweise 20 bis 55°C. Eine Verweilzeit von mehr als 5 Minuten ist zufriedenstellend. In general, pressure, temperature and residence time are not critical for the dimerization. For economic reasons it is preferable to work at atmospheric pressure, although somewhat increased or decreased pressures are also applicable. The suitable range for the reaction temperature is -10 to 75 ° C, preferably 20 to 55 ° C. A residence time greater than 5 minutes is satisfactory.
Wie bereits erwähnt, wird beim Verfahfen der Erfindung zum Dimerisieren als Katalysator der Schlamm verwendet, der bei der Alkylierung des aromatischen Kohlenwasserstoffs mit den Olefindimeren in Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators anfällt. Als »Startschlamm« für die Dimerisierung kann ein entsprechendes Material durch Alkylieren eines geeigneten Kohlenwasserstoffs, z. B. Benzol, mit einem geeigneten Olefin, z. B. katalytischem Polymerbenzin, hergestellt werden. Wenn das Verfahren angelaufen ist, wird eine entsprechende Menge des Schlamms aus der Alkylierungsstufe des Verfahrens in die Dimerisierungsstufe eingesetzt. Geeignete Mengen sind 0,25 bis 4,0 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,75 bis 1,25 Gewichtsteile je Gewichtsteil Olefin. Im allgemeinen ergibt sich bei Verwendung geringerer Mengen ein kleinerer Dimerisierungsgrad, während die Verwendung größerer Mengen unwirtschaftlich ist.As already mentioned, the Invention used to dimerize as a catalyst the sludge involved in the alkylation of the aromatic hydrocarbon with the olefin dimers in the presence of a Friedel-Crafts catalyst accrues. A corresponding material can be used as the “starting sludge” for the dimerization by alkylation a suitable hydrocarbon, e.g. Benzene, with a suitable olefin, e.g. B. catalytic Polymer gasoline. When the procedure is underway, an appropriate amount will be paid of the sludge from the alkylation stage of the process is used in the dimerization stage. Suitable Amounts are 0.25 to 4.0 parts by weight, preferably 0.75 to 1.25 parts by weight per part by weight of olefin. In general, the use of smaller amounts results in a smaller degree of dimerization, while the use of larger amounts is uneconomical.
Temperatur, Druck und Verweilzeit sind, wie bereitsTemperature, pressure and dwell time are as before
erwähnt, nicht kritisch. Für letztere beiden Größen gilt das vorstehend gesagte. Geeignete Temperaturen liegen zwischen 15 bis 75° C, vorzugsweise zwischen 30 bis 55° C. Das Reaktionsgemisch wird vollständig in die Alkylierungsstufe überführt.mentioned, not critical. What has been said above applies to the latter two quantities. Suitable temperatures are between 15 to 75 ° C, preferably between 30 to 55 ° C. The reaction mixture is completely transferred to the alkylation stage.
Ein typisches Olefindimer weist folgende Siedeanalysenwerte auf:A typical olefin dimer has the following boiling point analysis values on:
ASTM-Destillation D-86.ASTM Distillation D-86.
Siedebeginn .............. 173°CBeginning of boiling .............. 173 ° C
178° C C178 ° C
.5%
10%
50%,
90%
95%
97%.5%
10%
50%,
90%
95%
97%
179C 179 C
".. 210°C".. 210 ° C
219°C219 ° C
.. 224°C.. 224 ° C
Endsieidepunkt .........:. 229°CEnding point .........:. 229 ° C
Rückgewinnung .......... 98% iRecovery .......... 98% i
Spezifisches Gewicht bei . 15,50C................ 0,8146Specific weight at. 15.5 0 C ................ 0.8146
Molekulargewicht .......:. 160 (kryoskopischMolecular weight .......:. 160 (cryoscopic
in Benzol) Anilinpunkt .............. 51°Cin benzene) aniline point .............. 51 ° C
v c ν (ASTM D-611) v c ν (ASTM D-611)
Brechungsindex (25° C) 1,4450Refractive index (25 ° C) 1.4450
Siedebeginn ......... 76°CBeginning of boiling ......... 76 ° C
■■ ; '· 5% .-.....■ 87°C■■ ; '· 5%.-..... ■ 87 ° C
10% 93°C -10% 93 ° C -
20% 116°C ; j :20% 116 ° C; j:
30% .. 166°C30% .. 166 ° C
40% 199°C40% 199 ° C
50% 239°C50% 239 ° C
60% 273°C60% 273 ° C
. 70% ...3020C. 70% ... 302 0 C
95 %...... ..... Zersetzung95% ...... ..... decomposition
Endsiedepunkt —Final boiling point -
Als aromatische Kohlenwasserstoffe können < im allgemeinen alle alkylierbaren Stoffe dieser Gruppe verwendet werden. Besonders geeignet sind alle Xylolisomeren, Äthylbenzol, Naphthalin und Vorzugs-As aromatic hydrocarbons, < in general, all alkylatable substances of this group can be used. All are particularly suitable Xylene isomers, ethylbenzene, naphthalene and preferred
weise Benzol und Toluol. Ebenso sind Gemische dieser aromatischen Kohlenwasserstoffe verwendbar; alle handelsüblichen Reinheitsgrade können eingesetzt werden. Besonders geeignet sind die Raffinerieprodukte, die wesentliche Mengen aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten, z. B. das als Mischkomponente in der Luftfahrt bekannte »ABC«, welches vor allem aus Toluol besteht und kleinere Mengen an Benzol und Xylolisomeren enthält.wise benzene and toluene. Mixtures of these aromatic hydrocarbons can also be used; all commercial degrees of purity can be used. Refined products are particularly suitable which contain substantial amounts of aromatic hydrocarbons, e.g. B. as a mixed component »ABC«, known in aviation, which mainly consists of toluene and small amounts of benzene and contains xylene isomers.
Bei der Alkylierung werden die aromatischen Kohlenwasserstoffe in Mengen von etwa 0,2 bis 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 1 bis 3 Gewichtsteilen je Gewichtsteil dimeres Olefin eingesetzt. In the alkylation, the aromatic hydrocarbons are used in amounts from about 0.2 to 10 parts by weight, preferably from 1 to 3 parts by weight, are used per part by weight of dimeric olefin.
Für die Alkylierungsreaktion wird ein Friedel-Crafts-Katalysator verwendet. Wird für die Dimerisierung als Katalysator der Alkylierungsschlamm verwendet, so ist für die Alkylierungsreaktion gewöhnlich die Zugabe von »Auffrischungs«-Katalysator notwendig. Alle Friedel-Crafts-Katalysatoren sind für das Verfahren der Erfindung geeignet; bevorzugt wird Aluminiumchlorid sowie in situ hergestellten Aluminiumchlorids, d.h. dem Produkt der. Reaktion von Aluminiummetall mit Chlorwasserstoff.A Friedel-Crafts catalyst is used for the alkylation reaction used. If the alkylation sludge is used as a catalyst for the dimerization, thus the addition of "rejuvenation" catalyst is usually necessary for the alkylation reaction. All Friedel-Crafts catalysts are suitable for the process of the invention; is preferred Aluminum chloride as well as aluminum chloride produced in situ, i.e. the product of. reaction of aluminum metal with hydrogen chloride.
In manchen Fällen ist es erwünscht, zusätzlich zum Friedel-Crafts-Katalysator einen Protonendonator zu verwenden. Geeignete Verbindungen sind Chlorwasserstoff und Wasser. Die Menge an zugesetztem Protonendonator beträgt (für Wasser) 0,1 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 10 Gewichtsprozent des eingesetzten Aluminiumchlorids. Wird Aluminiummetall und Chlorwasserstoff als Katalysator verwendet, so gilt für den Zusatz von Wasser ein Bereich von 4 bis 25 Gewichtsprozent.In some cases it is desirable to add a proton donor in addition to the Friedel-Crafts catalyst use. Suitable compounds are hydrogen chloride and water. The amount of proton donor added is (for water) 0.1 to 30 percent by weight, preferably 3 to 10 percent by weight of the aluminum chloride used. Used aluminum metal and hydrogen chloride as a catalyst is used, a range of 4 to 25 percent by weight applies to the addition of water.
Aluminiumchlorid als Katalysator wird in Mengen von 0,02 bis 0,25 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,08 bis 1,12 Gewichtsteilen je Gewichtsteil Olefinausgangsmaterial verwendet. Für in situ gebildetes Aluminiumchlorid gelten die gleichen Mengen. Dabei wird Chlorwasserstoff im Oberschuß über die stöchiometrische Menge verwendet. ,Aluminum chloride as a catalyst is used in amounts of 0.02 to 0.25 parts by weight, preferably 0.08 up to 1.12 parts by weight per part by weight of olefin feedstock is used. For aluminum chloride formed in situ the same amounts apply. In this case, hydrogen chloride is in excess over the stoichiometric Amount used. ,
Bei der Alkylierung sind Drück, Verweilzeit und Temperatur nicht kritisch. Letztere liegt gewöhnlich im Bereich von 5 bis 75°C, vorzugsweise 25 bis 550C.In the alkylation, pressure, residence time and temperature are not critical. The latter is usually in the range of 5 to 75 ° C, preferably 25 to 55 0 C.
Nach Beendigung'der Alkylierung wird das Reaktionsprodukt mit einer basischen Lösung gewaschen. In manchen Fällen ist es erwünscht, zusätzlich mit einer sauren Lösung und bzw. oder Wasser zu waschen. Diese Verfahren sind dem Fachmann bekannt.After the alkylation has ended, the reaction product is washed with a basic solution. In some cases it is desirable to also use an acidic solution and / or water to wash. These methods are known to the person skilled in the art.
Das basisch gewaschene Reaktionsprodukt wird dann einer Destillation unterworfen. Nicht umgesetzte Aromaten werden abdestilliert, die Zwischenprodukte werden entfernt. Dabei bleiben als Bodenfraktion die gewünschten Alkylaromaten zurück. Letztere sind die oberhalb 162,7°C/Torr, vorzugsweise oberhalb 204,4° C/Torr siedenden Fraktionen. Gewöhnlich erfolgt die Fraktionierung des Produktes in folgender Weise:The basic washed reaction product is then subjected to distillation. Not implemented Aromatics are distilled off, the intermediate products are removed. Thereby remain as soil fraction the desired alkyl aromatics back. The latter are those above 162.7 ° C / Torr, preferably above 204.4 ° C / torr boiling fractions. Usually done the fractionation of the product in the following way:
. ■ .. ■.
°c . Temperature range
° c.
(Torr)pressure
(Torr)
OnGroup A
On
In manchen Fällen kann es erwünscht sein, das vorstehend als Zwischenprodukt-Fraktion B bezeichnete
Material wieder in die Alkylierungsreaktion zurückzuführen.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Alkylaromaten besitzen hervorragende Eigenschaften. Sie sind ein
ausgezeichnetes Ausgangsmaterial für die Sulfonierung. Sie haben einen besonders hohen Monoalkylgehalt.
Dies steht im Gegensatz zur Beschaffenheit des Dodecylbenzolnachlaufs, der in erster Linie aus
Dialkylmaterial besteht. Die Alkylreste der erfindungsgemäß hergestellten Produkte sind lang
(17 C-Atome und mehr) und verzweigt. Nachstehend sind mit »Monoalkylgehalt« solche Verbindungen
gemeint, die am aromatischen Kern eine einzige lange verzweigte Alkylgruppe besitzen; d.h. daß ein nach
dem Verfahren der Erfindung alkyliertes Toluol als Monoalkyltoluol bezeichnet wird, obwohl noch eine
Alkylgruppe mit einem C-Atom vorhanden ist. Der hohe Monoalkylgehalt des erfindungsgemäß hergestellten
Produktes scheint für die ausgezeichneten Qualitäten der daraus gewinnbaren Sulfonate verantwortlich
zu sein. Nachfolgend sind die Eigenschaften kurz zusammengestellt:In some cases it may be desirable to recycle the material identified above as Intermediate Fraction B back into the alkylation reaction.
The alkyl aromatics obtained according to the invention have excellent properties. They are an excellent starting material for sulfonation. They have a particularly high monoalkyl content. This is in contrast to the nature of the dodecylbenzene tail which consists primarily of dialkyl material. The alkyl radicals of the products prepared according to the invention are long (17 carbon atoms and more) and branched. In the following, “monoalkyl content” means those compounds which have a single long branched alkyl group on the aromatic nucleus; ie that a toluene alkylated by the process of the invention is referred to as monoalkyl toluene, although an alkyl group with a carbon atom is still present. The high monoalkyl content of the product prepared according to the invention appears to be responsible for the excellent qualities of the sulfonates which can be obtained therefrom. The properties are briefly summarized below:
geeignetsuitable
Eigenschaft
besser geeignetcharacteristic
more suitable
bevorzugtpreferred
°/q Monoalkylgehalt*) ° / q monoalkyl content *)
Mittleres Molekulargewicht Average molecular weight
Siedebereich, °C/Torr Boiling range, ° C / Torr
*) Berechnet auf Molprozent aller Aromaten.*) Calculated on mole percent of all aromatics.
oberhalb 50
oberhalb 320
oberhalb 163above 50
above 320
above 163
oberhalb 70
oberhalb 350
oberhalb 190above 70
above 350
above 190
oberhalb 90above 90
375 bis 478375 to 478
oberhalb 204above 204
Die Verwendung des Produktes ist im allgemeinen durch den Sicdcbcrcich gegeben. So dient das vorstehend als bevorzugt bezeichnete Material nach Sulfonierung zur Herstellung überbasischer Detergenlcn für Schmiermittel, ebenso wie das oberhalb 190" C siedende Material. Jedoch sind auch die oberhalb 163''(" siedenden Alkylaromaten für die Herstellung (nach dem Sulfoniercn) von Rostinhibilorcn und limulgicnnitlcln geeignet.The use of the product is generally given by the safety code. So serves that above material designated as preferred after sulfonation for the production of overbased detergents for lubricants, as well as the material boiling above 190 "C. However, those above are also 163 '' ("boiling alkyl aromatics for the production (after sulfonation) of rust inhibitors and limulgicnnitlcln suitable.
An Hand der Figur wird nachstehend das Verfahren der Erfindung erläutert. -The method of the invention is explained below with reference to the figure. -
Bei der in der Zeichnung als vereinfachtes Blockfiicßbild wiedergegebenen Ausführungsform der Erfindung wird katalytisches Polymerbenzin über eine Leitung 1 in einen Dimerisierungsrcaktor 3 eingespeist, der mit einem Rührer 4 ausgerüstet ist. Außerdem wird dem Dimcrisicrungsreaktor 3 im. Kreise geführter Aluminiumchloridschlamm aus einem Alkylicrungs-With the one in the drawing as a simplified block diagram reproduced embodiment of the invention is catalytic polymer gasoline via a Line 1 fed into a dimerization actuator 3, which is equipped with a stirrer 4. In addition, the Dimcrisicrungsreaktor 3 in. Circles led Aluminum chloride sludge from an alkylation
reaktor 9 über die Leitungen 10 und 2 zugeführt. Das den Dimerisierungsreaktor 3 verlassende Reaktionsgemisch wird über eine Leitung 5 in den Alkylierungsreaktor 9 eingespeist, dem aus einer Leitung 6 Benzol, einer Leitung 7 frischer Katalysator und aus einer Leitung 8 als Reaktionspromotor dienendes Wasser zugeführt wird. Aus dem Alkylierungsreaktor 9 wird rohes Reaktionsproduktgemisch über die Leitung 10 abgezogen, das in Aluminiumchloridschlamm, den man über die Leitung 2 in den Dimerisierungsreaktor 3 zurückführt, und rohes Alkylat aufgetrennt wird, das man über eine Leitung 11 in einen Wäscher 13 einspeist, wo es mit einer über eine Leitung 12 zugeführten basischen Waschlösung behandelt wird. Die verbrauchte Waschlösung wird über eine Leitung 14 abgelassen. Das Alkylat wird über Leitungen 14 und 15 in einen zweiten Wäscher 16 übergeführt, wo es mit über eine Leitung 17 zugeführtem Waschwasser behandelt wird. Das verbrauchte Waschwasser wird über eine Leitung 18 entfernt. Das gewaschene rohe ao Alkylat gelangt über die Leitung 18 und eine Leitung 19^in eine Fraktionierkolonne 20, aus der über eine Leitung 21 Benzol, über eine Leitung 22 eine bis 125°C/20Torr siedende Zwischenprodukt-Fraktion A und über eine Leitung 23 eine bei 20 Torr von 125 bis 163°C siedende Zwischenprodukt-Fraktion B abr gezogen wird. Die die gewünschten Alkylaromaten enthaltende Fraktion wird am Boden durch eine Leitung 24 abgezogen und in einen (nicht dargestellten) Vorratsbehälter überführt.reactor 9 via lines 10 and 2 supplied. The reaction mixture leaving the dimerization reactor 3 is fed into the alkylation reactor via a line 5 9 fed, from a line 6 benzene, a line 7 fresh catalyst and from a Line 8 serving as a reaction promoter water is fed. From the alkylation reactor 9 is withdrawn crude reaction product mixture via line 10, which in aluminum chloride sludge, the it is returned to the dimerization reactor 3 via line 2, and crude alkylate is separated, which is fed via a line 11 into a scrubber 13, where it is supplied with a via a line 12 basic washing solution is treated. The used washing solution is via a line 14 drained. The alkylate is transferred via lines 14 and 15 to a second scrubber 16, where it is treated with washing water supplied via a line 17. The used washing water is via a line 18 removed. The washed raw ao Alkylate passes through line 18 and a line 19 ^ in a fractionating column 20, from which a Line 21 benzene, via line 22 an intermediate product fraction A boiling at up to 125 ° C./20 Torr and via a line 23 an intermediate product fraction B boiling at from 125 to 163 ° C. at 20 torr is pulled. The fraction containing the desired alkyl aromatics is at the bottom by a Line 24 withdrawn and transferred to a (not shown) storage container.
In der Figur ist zur Vereinfachung nur eine Fraktionierkolonne dargestellt. In der Praxis wird gewöhnlich eine Reihe von Fraktionierkolonnen verwendet.In the figure there is only one fractionation column for simplicity shown. In practice a number of fractionating columns are commonly used.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.
Verbuch Ib:Book Ib:
Dimerisierung einer »weiten Dodecenfraktion« unter Verwendung von Aluminiumchloridschlamm
als Katalysator. .Dimerization of a "broad fraction of dodecene" using aluminum chloride sludge
as a catalyst. .
Versuch Ia wird mit der Änderung wiederholt, daß als Ausgangsmaterial ein katalytisches Polymerbenzin verwendet wird, dessen unterhalb 1770C siedende Bestandteile abgetrennt sind. Die nachfolgende Tabelle gibt die Siedeanalysenkenndaten des Produktes im Vergleich zu denen des Ausgangsmaterials wieder:Experiment Ia is repeated with the change that a catalytic polymer gasoline is used as the starting material, the constituents of which boiling below 177 ° C. are separated off. The following table shows the boiling analysis characteristics of the product in comparison to those of the starting material:
3535
B e i s ρ i e 1 1
Versuch Ia:B is ρ ie 1 1
Try Ia:
Dimerisierung von katalytischem Polymerbenzin unter Verwendung- von AluminiumchloridschlammDimerization of polymer catalytic gasoline using aluminum chloride sludge
" als Katalysator."as a catalyst.
Die Reaktion wird in einem mit einem Rührer, einem Rückflußkühler, einem Thermometer und einem 1 Liter Tropftrichter ausgerüsteten, 3 Liter fassenden Kolben ausgeführt, in dem 566,6 g katalytisches Polymerbenzin vorgelegt werden, zu dem man im Laufe von 30 Minuten die gleiche Menge AlCl3-Katalysatorschlamm gibt. Während der ersten 10 Minuten der Zugabe erwärmt man das Reaktionsgemisch unter Benutzung eines Heizmantels von 24^auf 34° C. Während der restlichen Zugabe wird die Temperatur bei 35°C gehalten. Bei dieser Temperatur wird das Reaktionsgemisch nach beendeter Zugabe des Katalysatorschlamms noch 1 Stunde gerührt. Dann wird der Kolbeninhalt in einen Scheidetrichter gegeben. Über Nacht trennt sich, das Gemisch in zwei Phasen. (Bei der üblichen Ausführung des Verfahrens wird das gesamte Reaktionsprodukt für die Alkylierung verwendet. Die Trennung wird hier nur vorgenommen, um die Eigenschaften des Dimeren bestimmen zu können.) Man erhält 602,4 g Schlamm und 298,9 g dimeres Produkt. In der folgenden Tabelle sind die Siedeanalysenwerte des Ausgangsolefins denen des Produktes gegenübergestellt. . :- , .· .The reaction is carried out in a 3 liter flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer and a 1 liter dropping funnel, in which 566.6 g of catalytic polymer gasoline are placed, to which the same amount of AlCl 3 catalyst sludge there. During the first 10 minutes of the addition, the reaction mixture is heated from 24 ° to 34 ° C. using a heating mantle. The temperature is maintained at 35 ° C. for the remainder of the addition. At this temperature, the reaction mixture is stirred for a further 1 hour after the addition of the catalyst sludge has ended. The contents of the flask are then transferred to a separatory funnel. The mixture separates into two phases overnight. (When the process is usually carried out, the entire reaction product is used for the alkylation. The separation is only carried out here in order to be able to determine the properties of the dimer.) 602.4 g of sludge and 298.9 g of dimeric product are obtained. The following table compares the boiling point analysis values of the starting olefin with those of the product. . : -,. ·.
ProduktDimers
product
Versuch Ic:Try Ic:
Dieser Versuch erläutert den Einfluß der Temperatur bei der Dimerisierung von katalytischemThis experiment explains the influence of temperature in the dimerization of catalytic
Polymerbenzin.Polymer gasoline.
Versuch la wird mit der Änderung wiederholt, daß die Dimerisierung bei 25, 30, 45 bzw. 55"C durchgeführt wird.Experiment la is repeated with the change that the dimerization is carried out at 25, 30, 45 or 55 "C. will.
. . 309 6Π/140. . 309 6Π / 140
Bei spiel 3Example 3
B e i s ρ i e 1 2
Alkylierung von Benzol mit dimerisiertemB is ρ ie 1 2
Alkylation of benzene with dimerized
katalytischem Polymerbenzin unter Verwendung
von Aluminiummetall und Salzsäure als frisch
-- zugesetztem Katalysator.using catalytic polymer gasoline
of aluminum metal and hydrochloric acid as fresh
- added catalyst.
Es wird das nach Beispiel 1 (Versuch Ia) hergestelltes Dimeres verwendet. Die Reaktion wird in einem 5 Liter fassenden Kolben durchgeführt, der mit einem Rührer, einem Rückflußkühler, einem Thermometer und einem 1 Liter fassenden Tropftrichter ausgerüstet ist und geheizt und gekühlt werden kann.The dimer prepared according to Example 1 (Experiment Ia) is used. The response is in carried out a 5 liter flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer and a 1 liter dropping funnel that can be heated and cooled.
Ein Glasrohr mit Fritte dient zum Einleiten des Chlorwasserstoffs in das Reaktionsgemisch. Überschüssiges HCl-Gas wird aus den Dämpfen herausgewaschen. Der Kolben wird mit 1500 g Benzol, 509,4 g verbrauchtem AlC^-Katalysatorschlamm, wie er in Versuch Ia beschrieben ist, 5,05 g Aluminiummetall und 2,5 g Wasser beschickt. Diesem Gemisch werden unter Rühren aus dem aufgesetzten Tropftrichter 477,4 g Dimeres unter gleichzeitigem Einleiten von Chlorwasserstoff (1,007 ml pro Minute) zugesetzt. Nach Zugabe des ersten und zweiten Drittels des Dimeren werden jeweils 2,6 g Aluminium und 2,5 g Wasser zugesetzt. Die Temperatur wird bei 40° C gehalten. Nach beendeter Zugabe des Dimeren (30 Minuten) wird das Reaktionsgemisch bei der gleichen Temperatur unter Steigerung des HCl-Stromes auf 2,014 ml pro Minute noch 1 Stunde gerührt. Das Reaktionsgemisch wird hierauf in einen 4 Liter fassenden Scheidetrichter überführt, in dem man es 1 Stunde absitzen läßt, worauf 781 g AICl,-Katalysatorschlamm entfernt werden. Das Produkt wird dann mit 250 ml 257oiger Natronlauge gewaschen. Die verbrauchte Waschlösung wird nach 30, Minuten abgetrennt. Für die Destillation werden 1702 g Produkt gewonnen, das folgende Siedeanalysendaten aufweist:A glass tube with a frit is used to introduce the hydrogen chloride into the reaction mixture. Excess HCl gas is scrubbed out of the vapors. The flask is filled with 1500 g of benzene, 509.4 g of spent AlC ^ catalyst sludge, such as it is described in experiment Ia, charged 5.05 g of aluminum metal and 2.5 g of water. This mixture are removed from the dropping funnel while stirring 477.4 g of dimer with simultaneous introduction of hydrogen chloride (1.007 ml per minute) added. After adding the first and second third of the dimer, 2.6 g of aluminum and 2.5 g of water were added. The temperature is kept at 40 ° C. After the addition of the dimer is complete (30 minutes) the reaction mixture is at the same temperature while increasing the HCl flow stirred for a further 1 hour to 2.014 ml per minute. The reaction mixture is then in a 4 liter separating funnel transferred, in which it is allowed to sit for 1 hour, whereupon 781 g of AlCl, catalyst sludge removed. The product is then washed with 250 ml of 257% sodium hydroxide solution. The used washing solution is separated off after 30 minutes. For the distillation 1702 g of product are obtained obtained, which has the following boiling analysis data:
Alkylierung von Toluol mit dimerisiertem
katalytischem Polymerbenzin unter Verwendung
eines AlC^-Katalysators und RezirkulierenAlkylation of toluene with dimerized
using catalytic polymer gasoline
an AlC ^ catalyst and recirculation
einer Zwischenprodukt-Fraktion.an intermediate fraction.
Als Alkylierurigsmittel wird nach Beispiel I (Versuch Fa) hergestelltes Dimeres verwendet. Die Reaktion wird in einem heiz- und kühlbaren, mit einem ίο Rührer, einem Rückflußkühler, einem Thermometer und einem 1 Liter fassenden Tropftrichter ausgerüsteten," 5 Liter fassenden Kolben durchgeführt, wobei folgende Ausgangsmaterialien verwendet werden:The alkylating agent used in Example I (experiment Fa) produced dimer is used. The reaction is in a heatable and coolable, with a ίο stirrer, a reflux condenser, a thermometer and a 1 liter dropping funnel equipped "5 liter flask, where the following raw materials are used:
1500 g Toluol,
. 417,3 g verbrauchter AlCla-Dimerisations- ( 1500 g toluene,
. 417.3 g of consumed AlCla dimerization (
schlamm, .mud,.
500 g Zwischenprodukt aus einem gleichen
Versuch (Siedebereich 51 bis 96°C/
20 Torr),
542,3 g Dimeres,500 g intermediate product from a same
Test (boiling range 51 to 96 ° C /
20 Torr),
542.3 g dimer,
50,OgAlCl3, .50, OgAlCl 3,.
2,0 g Wasser als Reaktionspromotor.2.0 g of water as a reaction promoter.
Im Kolben werden das Toluol, der AlCl3-Dimerir sationsschlamm und 4as Zwischenprodukt unter Rühren mit der Hälfte des AlCl3 (25,0 g) und des Wassers (1,0 g) versetzt, worauf im Laufe von 30 Minuten das Dimere aus dem Tropftrichter zutropft. Nach Zugabe des ersten und des zweiten Drittels des Dimeren werden jeweils 12,5 g AlCl3 und 0,5 g Wasser zugesetzt. Dann wird das Reaktionsgemisch noch eine halbe Stunde bei 4O0C weitergerührt. Nach lstündigem Absitzen in einem 4 Liter fassenden Scheidetrichter trennt man 601,5 g AlCl3-SchIamm ab. Das restliche Produkt wird hierauf mit 250 ml 257o'ger Natronlauge gewaschen. Nach lstündigem Absitzen erhält man 2379 g Produkt für die Destillation. .In the flask, the toluene, the AlCl 3 -Dimerir sationsschlamm and 4as intermediate product are mixed with half of the AlCl 3 (25.0 g) and the water (1.0 g) while stirring, whereupon the dimer from the Dropping funnel added dropwise. After adding the first and the second third of the dimer, 12.5 g of AlCl 3 and 0.5 g of water are added. The reaction mixture is further stirred for half an hour at 4O 0 C. After sitting for 1 hour in a 4 liter separating funnel, 601.5 g of AlCl 3 sludge are separated off. The remaining product is then washed with 250 ml of 257% sodium hydroxide solution. After sitting for one hour, 2379 g of product are obtained for the distillation. .
Die Fraktionen sind weiter durch folgende Analysenwerte charakterisiert:The fractions are further characterized by the following analytical values:
aliphatischen zu den
aromatischen
ProtonenRatio of
aliphatic to the
aromatic
Protons
der freien Aliphaten
durch kernmagneti
sche Resonanz
analyseEstimated share
of the free aliphatics
by kernmagneti
cal resonance
analysis
21- ..1
21
11 1211 12
Die Sulfonierung der vereinigten Fraktionen 4 und 5 Reaktionsgemisch aus dem Dimerisierreaktor in denThe sulfonation of the combined fractions 4 and 5 of the reaction mixture from the dimerization reactor into the
mit 20%igem Oleum ergibt pro kg Alkylat (R) 0,94 kg Alkylierungsreaktor gegeben werden kann.with 20% oleum gives 0.94 kg of alkylation reactor per kg of alkylate (R).
RSO3H. In den bei 38 bis 4O0C gehaltenen DimerisierreaktorRSO 3 H. In held at 38 to 4O 0 C Dimerisierreaktor
Beispiel 4 werden pro Minute jell g katalytisches PolymerbenzinExample 4 per minute are jell g of catalytic polymer gasoline
~. _,.., . , ,, », ,,,,, 5 undAlCU-KatalysatorschlammfAlkylierungsschlamm)~. _, ..,. , ,, », ,,,,, 5 and AlCU catalyst sludge / alkylation sludge)
Dieses Beispiel zeigt den hohen Monoalkylgehalt ei ^. Die Verweilzeit beträgt 30 Minuten,This example shows the high monoalkyl content ei ^. The residence time is 30 minutes,
der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Das Reaktionsgemisch aus dem Dimerisierreaktorof the prepared by the process of the invention. The reaction mixture from the dimerization reactor
AlKylaromaten. wird in den Alkylierungsreaktor überführt und beiAlkyl aromatics. is transferred to the alkylation reactor and at
Analog Beispiel 1, Versuch Ia, werden aus je 500 g 380C gehalten. Zusätzlich werden folgende StoffeAnalogously to Example 1, Experiment Ia, 38 ° C. are maintained from 500 g each. In addition, the following substances
katalytischem Polymerbenzin und AlC^-Katalysator- io in den Alkylierungsreaktor eingespeist:catalytic polymer gasoline and AlC ^ -Catalyst- io fed into the alkylation reactor:
schlamm 588 g rohes Dimeres und 388 g Kataly- Benzol 33 a/Minsludge 588 g of raw dimer and 388 g of catalysis benzene 33 a / min
satorschlarnm hergestellt die nach Beispiel 1, Ver- Aluminiununeialf '.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. 0,26 g/Min.satorschlarnm manufactured according to Example 1, Ver Aluminiununeialf '.'. '.'. '.'. '.'. '.'. '.'. '. 0.26 g / min.
such Hb, jedoch unter Verwendung von Benzol an Wasser 0 05 g/Minseek Hb, but using benzene on water 0.05 g / min
Stelle des Toluols weiterverarbeitet werden. Außer ttq q\ „yxr- *\Place of the toluene to be processed. Except ttq q \ "yxr- * \
dem rohen Dinieren und dem Katalysatorschlamm 15 'the raw dining and the catalyst sludge 15 '
der Dimerisierungsstufe werden in die Reaktion *) Diese Menge entspricht dem Sfachen der stöchiometrischenthe dimerization are in the reaction *) This amount corresponds to S times the stoichiometric
iznn~ tj^«™i zn „ λι/-ί ι „ \\r„ a 1 Qi Menge, die notwendig ware, das Aluminium vollständig in iznn ~ tj ^ "™ i zn " λι / -ί ι " \\ r" a 1 Qi amount that would be necessary to completely immerse the aluminum
1500 g Benzol, 50 g AlCl3, 2 g Wasser und 183 g Alcla zu überführen.1500 g of benzene, 50 g of AlCl 3 , 2 g of water and 183 g of Alcla to be transferred.
einer zwischen 125 und 218°C/20 Torr siedendenone boiling between 125 and 218 ° C / 20 Torr
Zwischenfraktion eingesetzt. Bei der fraktionierten Durch fraktionierte Destillation des gewaschenenIntermediate fraction used. In the case of fractional by fractional distillation of the washed
Destillation des gewaschenen rohen Alkylats erhält 20 rohen Alkylats erhält man eine Bodenfraktion inDistillation of the washed crude alkylate gives 20 crude alkylate, a bottom fraction is obtained in
man 189 g einer oberhalb 218° C/20 Torr siedenden einer Menge von 4,02 g/Minute, entsprechend einerone 189 g of a boiling above 218 ° C / 20 Torr an amount of 4.02 g / minute, corresponding to one
Bodenfraktion. Der Monoalkylgehalt der Bodenfrak- Ausbeute von 36,5 % der Theorie, bezogen auf ein-Soil fraction. The monoalkyl content of the Bodenfrak yield of 36.5% of theory, based on one
tion beträgt 94%; "ihr Molekulargewicht 406. gesetztes katalytisches Polymerbenzin, deren Mono-tion is 94%; "their molecular weight 406th set catalytic polymer gasoline, the mono-
_ . . alkylgehalt 95% und deren Molekulargewicht 375_. . alkyl content 95% and its molecular weight 375
Beispiel 5 25 beträgt. Example 5 is 25.
Beispiel 4 wird wiederholt, wobei man im ersten Zum Nachweis der günstige^ Eigenschaften nach Verfahrensschritt 534 g rohes Dimeres und 439 g dem Verfahren der Erfindung" erhältlicher Alkaryle Katalysatorschlamm erhält. Beim Alkylierungsschritt werden aus dimerisiertem katalytischem Polymerwird jedoch die eingesetzte Menge der Zwischen- benzin und dimerisiertem Dodecen mehrere Dimerfraktion auf 384 g erhöht. Man erhält 196 g oberhalb 30 alkylatbodenfraktionen hergestellt, aus denen dann 218°C/20Torr siedende Bodenfraktion mit einem Sulfonsäuren gewonnen werden, die man nach dem Monoalkylgehalt von 90% und einem Molekular- Verfahren der USA.-Patentschrift 2 861951 in Übergewicht von 388. basische Sulfonate überführt. Schmieröle mit einemExample 4 is repeated, the first being to demonstrate the favorable ^ properties Process Step 534 grams of crude dimer and 439 grams of alkaryls obtainable by the process of the invention Receives catalyst sludge. The alkylation step transforms into dimerized catalytic polymer however, the amount of intermediate gasoline and dimerized dodecene used has more than one dimer fraction increased to 384 g. 196 g of over 30 alkylate bottom fractions are obtained, from which then 218 ° C / 20 Torr boiling bottom fraction with a sulfonic acid can be obtained, which one after Monoalkyl content of 90% and a molecular process of US Pat. No. 2,861,951 in excess weight transferred from 388. basic sulfonates. Lubricating oils with one
_ . · 1 ή Zusatz solcher Sulfonate zeigen gute Motorenprüf-_. 1 ή addition of such sulfonates show good engine test-
ΰ e 1 s ρ 1 e l ö 35 werte> So gesteht die Mehrzahl der getesteten Mi- ΰ e 1 s ρ 1 el ö 35 values> This is how the majority of the tested mini
Dieses Beispiel zeigt, daß das Verfahren der Erfin- schungen einen 480-Stunden-Lauf beim CaterpillarThis example shows that the inventions method ran a 480 hour run at the Caterpillar
dung kontinuierlich ausgeführt und das gesamte S-l-Test.running continuously and the entire S-l test.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
von Protonendonatoren als Aktivatoren, mit dem bei Es wurde nun gefunden, daß sich diese Aufgabe der Polymerisation von Olefinen mit 3 bis 18 Kohlen- überraschenderweise durch ein Verfahren der eingangs Stoffatomen in Gegenwart von Friedel-Crafts-Kataly- 40 bezeichneten Art lösen läßt, das dadurch gekennsatoren erhaltenen, hauptsächlich dimere Olefine ent- zeichnet ist, daß man als Alkylierungsmittel ein Reakhaltenden Reaktionsgemisch. tionsgemisch verwendet, das durch Dimerisierung der ' In der modernen Technologie gibt es viele Verwen- obengenannten Olefine in Gegenwart eines beim dungsmöglichkeiten für öllösliche Sulfonate. Große Alkylieren der "Aromaten mit Olefinen mit einem Mengen werden z. B. als Zusatzstoffe für Schmiermittel 45 Friedel-Crafts-Katalysator als Nebenprodukt angebraucht. Für diesen Zweck werden die Sulfonate fallenden Katalysatorschlamms erhalten wurde und als solche oder in Form der sogenannten überbasi- wobei man aus dem aus der nachfolgenden Alkylieschen Detergenten verwendet. rungsstufe erhaltenen Reaktionsprodukt eine beiThe invention relates to a process for the production of product and to obtain the olefin polymers required as alkylating agents of alkylaromatics by alkylating aromatic 35 without costly separating hydrocarbons in the presence of Friedel methods, practically lossless with the lowest possible Crafts catalysts, optionally with the addition of catalyst costs ,
of proton donors as activators, with which it has now been found that this object of the polymerization of olefins having 3 to 18 carbons can surprisingly be achieved by a process of the initially described material atoms in the presence of Friedel-Crafts catalyst mainly dimeric olefins obtained as a result of the fact that the alkylating agent used is a reaction mixture containing reactants. In modern technology, there are many uses of the above-mentioned olefins in the presence of one of the possibilities for producing oil-soluble sulfonates. Large amounts of alkylation of aromatics with olefins are used, for example, as additives for lubricants 45 Friedel-Crafts catalyst as a by-product. For this purpose, the sulfonates falling catalyst sludge are obtained and as such or in the form of so-called overbased a reaction product obtained from the subsequent alkyl detergent is used
Wendung von Mahagonisulfonaten wesentlich ver- 6o Gegenüber den bekannten Verfahren besitzt dasTo produce base lubricating oils, the process has to be polymerized with C 18 or C 20 olefins.
The use of mahogany sulphonates is much less expensive than the known processes
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US367417A US3410925A (en) | 1964-05-14 | 1964-05-14 | Dimerization of c3 to c18 olefins |
US36741764 | 1964-05-14 | ||
DEC0035851 | 1965-05-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE1518650A1 DE1518650A1 (en) | 1969-04-10 |
DE1518650C true DE1518650C (en) | 1973-03-15 |
Family
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