DE2343022A1

DE2343022A1 - Verfahren zur kontinuierlichen katalytischen hydrierung von benzol zu cyclohexan

Info

Publication number: DE2343022A1
Application number: DE19732343022
Authority: DE
Inventors: James Harvey Colvert; Edward Francis Janes; Harold Carl Kaufman; Randlow Smith
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1973-08-25
Filing date: 1973-08-25
Publication date: 1975-03-06

Description

Patentassessor Hamburg, den 23. 8. 1973

Dr. Gerhard Schupfner 725/Pr

Deutsche Texaco A.G.

2000 Hamburg 76 T 73 089 (D 72,064-F)

Sechslingspforte 2 ,ρ--·~.,-_._

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION

135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017

U.S.A.

Verfahren zur kontinuierlichen katalytischen Hydrierung von Benzol zu Cyclohexan

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen katalytischen Hydrierung von Benzol zu Cyclo- , hexan. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Steuerung der Hydrierreaktionstemperatur und Bereitstellung eines dampfförmigen Einsatzmaterials ausgewählter Zusammensetzung als Reaktionsgemisch.

Es ist bekannt, Cyclohexan durch Hydrierung von Benzol herzustellen. Die Hydrierungsreaktion ist stark exotherm, und

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man bedient sich bei den industriell angewandten Verfahren verschiedener Mittel zur Steuerung der Reaktionstemperatur. So kann man z. B. einen Kreislauf strom aus Cyclohexanprodukt zusammen mit dem Benzol zum Einlaß der Reaktionszone zurückführen. Der Cyclohexan-Kreislaufstrom nimmt einen großen Teil der Reaktionswärme auf. Man kann der Reaktionszone einen stöchiometrischen Überschuß an Wasserstoff, der weit über die zur Benzolhydrierung erforderlich?Menge hinausgeht, zuführen, und der überschüssige Wasserstoff absorbiert dann einen Teil der Reaktionswärme in der Reaktionswärme. Zusätzlich kann man auch Cyclohexan und/oder Wasserstoff enthaltende Kühlströme zur Absorbierung eines Teiles der frei gesetzten Reaktionswärme an bestimmten Stellen in die Reaktionszone einführen. Auf diese Weise kann die Reaktionstemperatur innerhalb eines gewünschten Arbeitsbereiches gehalten werden.

Zu der Hydrierungsreaktion kommt noch hinzu, daß die Kohlenwasserstoffe, Benzol und Cyclohexan in Gegenwart eines Hydrierkatalysators zum Spalten neigen. Bei ansteigender Temperatur verstärkt sich auch die ebenfalls hoch-exothermer Spalt- oder Crackreaktion. Deshalb wird die Arbeitstemperatur bei der Hydrierungsreaktion innerhalb kri-tischer Grenzen gehalten. Dabei liegt der untere Grenzwert der Arbeitstemperatur noch hoch genug, damit die Hydrierungsreaktion in ange-* messener Geschwindigkeit ablaufen kann. Der obere Temperaturgrenzwert liegt unter der Temperatur, bei welcher die Crackreaktion sich wesentlich beschleunigen würde. Wird diese obere Temperaturgrenze überschritten, so treten zwei unerwünschte Vorgänge in Erscheinung. Zum einen bilden sich die unerwünschten Nebenprodukte einer Crackreaktion, durch welche die Reinheit des Cyclohexanprodukts herabgesetzt wird. Solche unerwünschten Crackreaktionen können an örtlich begrenzten überhitzten Stellen im Katalysatorbett auftreten, an denen Temperatur höher als der obere Temperaturgrenzwert liegt, auch wenn

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die Temperatur der Hauptmasse des Katalysators nicht über den oberen Temperaturgrenzwert hinausgeht. Zum zweiten kann eine ungezügelte Crackreaktion auftreten, wenn die Temperatur der Katalysatorhauptmasse höher ist als der obere Grenzwert der Arbeitstemperatur. Wenn die Crackreaktion so "durchgeht", wird die Wärme viel schneller freigesetzt, als sie aus der Reaktionszone abgezogen werden kann, und die Temperatur in der Reaktionszone kann extrem schnell auf einen sehr hohen Wert, bis auf 817⁰C und höher, ansteigen. Solche hohen Temperaturen zerstören gewöhnlich den Katalysator in der Reaktionszone und können auch die Anlage, beschädigen. Wenn eine der Wärmeabfuhr-Einrichtungen auch nur für ganz kurze Zeit ausfällt, so kann dadurch die Temperatur in der Reaktionszone den kritischen oberen Grenzwert überschreiten und ein "Durchgehen" der Crackreaktion einleiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Cyclohexan durch Hydrierung von Benzol zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Verfahren mildert oder überwindet.

Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur kontinuierlichen katalytischen Hydrierung von Benzol zu Cyclohexan durch Umsetzung eines Gemisches aus Benzol und Cyclohexan in der Dampfphase in Gegenwart von Wasserstoff und einen Hydrierkatalysator und bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, das dadurch gekennzeichnet ist,

daß die Reaktionswärme aus der Reaktionszone durch indirekten Wärmeaustausch mit einem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom aus Benzol und Cyclohexan abgeführt,

der erhitzte Flüssigkeitsstrom mit einem wasserstoffenthaltenden Gasstrom zur Verdampfung eines Teils dieses Flüssigkeitsstromes in Kontakt gebracht,

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das erhaltene Dampfgemisch aus Benzol, Cyclohexan und Wasserstoff der Reaktionszone als Reaktionsgemisch zugeführt und

der nicht verdampfte, gekühlte Teil des Flüssigkeitsstromes wieder zur Wärmeabführung in die Reaktionszone zurückgeführt wird.

Die Verwendung des zirkulierenden Flüssigkeitsstromes hat u.a. den Vorteil, daß man die Temperatur in der Reaktionszone genau kontrollieren kann und der Temperaturanstieg über die ganze Reaktionszone hinweg auf einen kleinen Wert beschränkt v/erden kann. Dadurch, daß man den zirkulierenden Flüssigkeitsstrom mit einem Wasserstoffstrom in einer Sättigungszone in Kontakt bringt und von dort ein Einsatz-Reaktionsgemisch in Dampfform erhält, wird die Chance für ein "Durchgehen" der Crackreaktionen

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in der Reaktionszone wesentlich geringer. Sollte der Fluß der cirkulierenden Ströme einmal unterbrochen sein, so wird der Reaktionszone nur Wasserstoffgas zugeführt. Sollte der Fluß des im Kreislauf geführten Cyclohexane unterbrochen sein, so ließe das im zirkulierenden Flüssigkeitsstrom vorhandene Cyclohexan einem etwas Zeit zu einer Korrektur, bevor sich die Temperatur in der Reaktionszone so erhöht, daß die Reaktion "durchgeht".

Diese und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen im nachfolgenden im einzelnen näher.erläutert v/erden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Cyclohexan wird Benzol mit Wasserstoff umgesetzt. Das in der Reaktion eingesetzte frische Benzol braucht nicht 100 %ig rein zu sein, jedoch wird zur Erzielung eines hochreinen Cyclohexanprodukts ein im wesentlichen nur aus Benzol bestehendes Einsatzmaterial bevorzugt.

Der im Cyclohexan-Herstellungsverfahren eingesetzte Wasserstoff braucht ebenfalls nicht 100 %ig rein zu sein. Die bei Raffinerie-Verfahren üblicherweise anfallenden Wasserstoffströme können in diesem Verfahren Verwendung finden. So mag man im erfindungsgemäßen Verfahren einen Wasserstoffstrom von etwa 75 % Reinheit verwenden, der leichten Kohlenwasserstoff wie Methan und Äthan als Verunreinigung enthält. Es ist vorteilhaft, den Wasserstoff aus dem Abstrom der Reaktionszone zu gewinnen und in dem Cyclohexan-Herstellungsprozess zurückzuführen. Um einer Anhäufung leichter Kohlenwasserstoffe vorzubeugen, kann man von dem H₂-Kreislaufstrom einen Hp-Seitenstrom abzweigen. Zum Ausgleich für den in der Reaktion verbrauchten und den über den Seitenstrom abgezogenen Wasserstoff kann dem H₂-Kreislaufstrom frischer Wasserstoff zugeführt wer-

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den. Dieser frische Wasserstoff ist vorzugsweise im wesentlichen frei von Katalysatorgiften, insbesondere Schwefelverbindungen, und dadurch läßt sich der Katalysator über längere Zeiträume hinweg für die Hydrierung von Benzol nutzen. Vorzugsweise enthält der Einsatzstrom für die Reaktionszone Wasserstoff in einer Menge, die über das zur Sättigung des Benzols erforderliche stöchiometrische Verhältnis hinausgeht. Der Materialstrom zur Beschickung der Reaktionszone kann den Wasserstoff und das Benzol im Molverhältnissen von etwa 6 : 1 bis etwa 15 ϊ 1 oder höher, vorzugsweise etwa 8 : 1 bis etwa 10 : 1, enthalten. Ein stöchiometrischer Hp-Überschuß in der Reaktionszone begünstigt die Benzolhydrierreaktion, und außerdem führt der überschüssige Wasserstoff einen Teil der aus der exothermen Benzolhydrierung resultierenden Reaktionswärme ab.

Das unter den Reaktionsbedingungen im wesentlichen nich1>reaktive Cyclohexan kann der Reaktionszone zusammen mit dem Wasserstoff und dem Benzol zugeführt werden. Das auf diese Weise zugeführte Cyclohexan wird als Verdünnungsmittel verwendet und führt einen Teil £er excrttermen Reaktionswärme ab. Das Molverhältnis von Cyclohexan zu Benzol bewegt sich vorzugsweise im Bereich von etwa 1 : 1 bis etwa 10 : 1.

In der Reaktionszone werden hydrierwirksame Katalysatoren eingesetzt, und zwar solche, die für die Hydrierung von Benzol geeignet sind. Dazu zählen beispielsweise Nickel, Platin, Palladium, Kobalt, Eisen, sowie Verbindungen und Mischungen dieser Metalle. Der Katalysator kann ohne Träger vorlieg-en oder mit einem Träger aus einem relativ inerten Material. Vorzugsweise wird ein Trägerkatalysator eingesetzt, dessen Träger ein feuerfestes Oxid wie z. B. Magnesiumoxid, ■ Zirkonoxid, Aluminiumoxid und Kieselgur, ist. In der Reaktionszone arbeitet man mit Temperaturen in einem Bereich, dessen obere und untere Grenze in etwa von dem jeweils ein-

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gesetzten hydrierwirksamen Katalysator abhängt. Im allgemeinen können Temperaturen von etwa 37 bis etwa 316⁰C, vorzugsweise etwa 121 bis etwa 204°C, verwendet werden. Bei Temperaturen unter etwa 37⁰C findet die Hydrierreaktion entweder gar nicht statt oder läuft so langsam ab, daß sie unwirtschaftlich ist. Steigt die Temperatur über etwa 316°C an, so erreicht die Crackreaktion ein ziemliches Ausmaß; es wird äußerst schwierig, die Reaktion im Griff zu behalten, und die Ausbeute an Cyclohexanprodukt ist wesentlich reduziert.

Zwar kann man die Hydrierreaktion in der Gemjs3ht-Phase durchführen, vorzuziehen ist jedoch die Dampfphase. Liegt in der Reaktionszone ein Dampf-Flüssig-Gemisch vor, so kann es eher zu einer Kanalbildung (channeling) durch die Reaktanten kommen, was zur Entstehung von überhitzten Stellen ("hot spots"; örtlich begrenzte Bereiche mit erhöhter Temperatur) führt und die Wahrscheinlichkeit, daß die Reaktion durchgeht, erhöht.

Vorzugsweise herrscht in der Reaktionszone ein solcher Druck, das die Reaktanten bei der Einlaßtemperatur in der Dampfphase vorlegen. Allerdings begünstigen erhöhte Drücke die Hydrierung von Benzol. Daher ist es erwünscht, daß in der Reaktionszone mit überatmosphärischen Drücken gearbeitet wird, so daß die Reaktanten noch in der Dampfphase verbleiben, mit Drücken von etwa atmosphärischem Druck bis etwa 42 atü.

Welcher Druck, der die Reaktanten noch in der Dampfphase hält, letzten Endes verwendet wird, hängt von der Zusammensetzung des Beschickungsgemisches und der Einlaßtemperatur der Reaktionszone ab. Bei Erhöhung des Molverhältnisses der Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Reaktanten in dem Beschickungsgemisch können auch höhere Drücke verwendet werden.

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Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird der benzol- und cyclohexanenthaltende zirkulierende Flüssigkeitsstrom dazu verwendet, einen wesentlichen Teil der exothermen Reaktionswärme aus der Reaktionszone abzuführen. Deshalb führt man zwischen dem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom und dem in der Reaktionszone vorliegenden Reaktionsgemisch einen indirekten Wärmeaustausch herbei. Dieser Wärmeaustausch läßt sich durch Außwahl einer geeigneten Reaktorausführung herstellen. Als besonders wirksam hat sich eine Reaktorausführung mit einer röhrenförmigen Reaktionszone mit Einlaß- und Auslaß-Einrichtungen und einer ringförmigen Ummantelung erwiesen. Der Katalysator wird in die röhrenförmige Reaktionszone eingeführt und das dampfförmige Reaktionsgemisch am Einlaß der Reaktionszone zugeführt. Der zirkulierende Flüssigkeitsstrom fließt in der ringförmigen Mantelzone und nimmt die durch die Wand der röhrenförmigen Reaktionszone abgegebene Wärme auf. Die röhrenförmige Reaktionszone sollte einen relativ geringen Durchmesser haben, um einen wirksamen Übergang der Wärme vom Inneren des Reaktionsrohrs zu seiner Wand hin zu ermöglichen. Vorzugsweise hat das Reaktionsrohr einen Durchmesser zwischen etwa 25,4 und etwa 152,4 mm. Bei hohen Durchsatzgeschwindigkeiten des Einsatzgemisches ist eine Parallelanordnung der Reaktionsrohre von Vorteil. In einem solchen Fall können die parallel angeordneten Reaktionsrohre von einem Mantelrohr umschlossen sein und so einen Reaktor bilden, in dem das dampfförmige Reaktionsgemisch durch die parallel angeordneten Rohre fließt und der Flüssigkeitsstrom in dem Mantelrohr zirkuliert. Es ist vorteilhaft, im Mantelteil des Reaktors Umlenkbleche anzuordnen, um den Strom der zirkulierenden Flüssigkeit besser über die Außenflächen der Reaktionsrohre zu verteilen. Um die Benzolumwandlung bis zu dem gewünschten Grad zu führen, kann man ein oder mehrere Röhrenreaktoren in Reihe schalten und einsetzen. Vorzugsweise wird im wesentlichen alles Benzol in der Reaktionszone umgewandelt, bevor das Cyclohexanprodukt gewonnen wird.

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Der im Reaktionsgemisch bei Durchlaufen der Reaktionszone auftretende Temperaturanstieg wird dadurch, daß der zirkulierende Flüssigkeitsstrom einen Teil der Reaktionswärme aus der Reaktionszone abführt, beschränkt. Die Wärme wird aus den die Reaktionszone verlassenden zirkulierenden Flüssigkeitsstrom entfernt, indem der Flüssigkeitsstrom in einer Sättigungszone mit einem Wasserstoffstrom zum Teil verdampft wird. . Der Dampfstrom aus der Sättigungszone tritt als Reaktions-Einsatzgemisch in die Reaktionszone ein. Nicht verdampfte Flüssigkeit wird aus der Sättigungszone in die Reaktionszone zurückgeführt, wo die zirkulierende Flüssigkeit weitere Reaktionswärme absorbiert. Zum Ausgleich für den verdampften und in die Reaktionszone überführten Teil wird dem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom frisches Benzol und Kreislauf-Cyclohexan zugesetzt.

Die Temperatur, bei der der zirkulierende Flüssigkeitsstrom in Gegenwart des Wasserstoffstromes in der Sättigungszone verdampft, bestimmt die Einlaßtemperatur der Reaktionszone. Die Temperatur des zirkulierenden Flüssigkeitsstromes am Auslaß der Reaktionszone hängt ab von der Einlaßtemperatur sowie der in der Reaktionszone" absorbierten Wärmemenge. Also ist die Temperatur des zirkulierenden Flüssigkeitsstromes am Auslaß der Reaktionszone nicht immer auch die geeignete Temperatur für das Reaktionsgemisch am Einlaß der Reaktionszone. Aus diesem Grunde kann man Wärmeaustausch-Einrichtungen verwenden, um nach Bedarf Wärme zu- oder abzuführen und dadurch die Temperatur des zirkulierenden Flüssigkeitsstromes bei seinem Eintritt in die Sattigungszone einzustellen. Als Wärmetausch-Einrichtungen können je nach Bedarf bei Wärmezufuhr zu dem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom Heißölaustauscher, Heizungseinrichtungen usw. und bei Wärmeabfuhr von dem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom Wasserkühler und Luftkühler und dergleichen eingesetzt werden.

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In der Sättigungszone wird der wärmeführende zirkulierende Flüssigkeitsstrom mit einem Wasserstoffstrom, der die Wasserstoff komponente des Reaktions-Einsatzgemisches enthält, in Berührung gebracht. Ein Teil des zirkulierenden Flüssigkeitstromes wird zur Bereitstellung der Benzol- und Cyclohexankomponente des Reaktions-Einsatzgemisches verdampft. Die Wärme wird aus dem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom durch direkten Kontakt auf den Wasserstoffstrom übertragen, so daß der die Sättigungszone verlassende Dampf in etwa die gewünschte Einlaßtemperatur für die Reaktionszone hat. Damit der zirkulierende Flüssigkeitsstrom in der Sättigungszone auch richtig verdampft und ein wirksamer Wärmetausch stattfindet, muß zwischen dem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom und dem Wasserstoffstrom ein guter Kontakt aufrechterhalten werden. Zu diesem Zweck kann die Sättigungszone eine Säule oder Gefäß aufweisen, das mit beispielsweise Böden, Siebflächen, metallischen oder keramischen Füllkörpern und dergleichen zur Herstellung des Dampf-Flüssigkeits-Kontaktes ausgerüstet ist. Der die Reaktionszone als Reaktions-Einsatzgemisch verlassende Dampfstrom führt vorzugsweise keine Flüssigkeit mehr mit sich. Um das Mitschleppen von Flüssigkeit im Dampf zu vermeiden, ist es daher vorteilhaft, die Sättigungszone mit einer Dampf-Flüssigkeits-Trennvorrichtung wie z. B. Entnebelungspackungen (demister pads) und dergleichen auszustatten.

Das Cyclohexan/Benzol-Verhältnis im zirkulierenden Flüssigkeitsstrom bestimmt auch das Cyclohexan/Benzol-Verhältnis im Reaktions-Einsatzgemisch. Deshalb wählt man die Zusammensetzung des zirkulierenden Flüssigkeitsstroms so, daß nach der Verdampfung der aus der Sattigungszone gewonnene Dampf das zum Einsatz in der Reaktionszone erwünschte Cyclohexan/ Benzol-Verhältnis aufweist. Zur Aufrechterhaltung des erwünschten Cyclohexan/Benzol-Verhältnisses im zirkulierenden Flüssigkeitsstrom werden frisches Benzol und Kreislauf-Cyclo-

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hexan dem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom in den gleichen Mengen zugesetzt, wie Benzol und Cyclohexan daraus verdampft werden.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich anhand der beigefügten Zeichnung, die ein schematisches Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, noch besser erläutern. Aus der nun folgenden Beschreibung ergibt sich, daß die Zeichnung nur eine vereinfachte Darstellung ist, in der manche Standardelemente, wie Ventile, Pumpen, Kompressoren und dergleichen, die von jedem Fachmann in zweckdienlicher Weise eingesetzt werden können, weggelassen wurden. Die Zeichnung stellt die Erfindung in rein beispielhafter Art dar und bedeutet keine Beschränkung der Erfindung.

Bei der Beschreibung der Zeichnung sind die Zusammensetzungen der Ströme in Molprozent (Mol-96), die Temperaturen in Grad Celsius (⁰C) und die Drücke in Atmosphärenüberdruck (atü) ausgedrückt, wenn nichts anderes angegeben ist. Die Durchsatzgeschwindigkeiten sind in K-Mol/h angegeben.

Nach dem Schema der Zeichnung werden 7.373,6 K-Mol/h eines 26 Viol-% Benzol und 69,8 Mol-% Cyclohexan aufweisenden zirkulierenden Flüssigkeitsstromes bei einer Temperatur von 161,1°C und einem Druck von 42,2 atü über Leitung (2) in den Mantelteil des Reaktors (1) eingegeben. Der Reaktor (1) weist röhrenförmige Elemente auf, die in einem hier als Mantelteil bezeichneten Gehäuse in Parallelverbindung angeordnet sind. Die röhrenförmigen Elemente oder Reaktionsrohre sind mit Ein- und Auslaßvorrichtungen versehen und enthalten den hydrierwirksamen Katalysator aus etwa 50 Gew.-96 Nickel auf einem Aluminiumoxidträger. Im Mantelteil des Reaktors (1) kommt der zirkulierende Flüssigkeitsstrom mit den Reaktionsrohren in Kontakt und absobiert die von dort ausgehende Wärme. Der erwärmte Flüssigkeitsstrom wird über Leitung (3) mit einer Tem-

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peratur von 185,6 C aus den Reaktor abgezogen. Von Leitung (3) gelangt der zirkulierende Flüssigkeitsstrom in eine Heizvorrichtung (4), wo er noch weiter erwärmt wird. Aus der Heizvorrichtung (4) wird er sodann über Leitung (5) in die Sättigungszone (6) geführt. Die Sättigungszone (6) besteht aus einem Gefäß, das mit Einrichtungen zur Herstellung des Dampf-Flüssigkeits-Kontaktes, zum Abziehen von Dampf am Kopf der Sattigungszone und zum Abziehen von Flüssigkeit am Boden der Zone ausgestattet ist. 1.935»5 K-Mol/h eines 84,7 Mol-% Wasserstoff enthaltenden Gasstromes treten mit einer Temperatur von 37,8⁰C über Leitung (7) an einem Punkt unterhalb der Einrichtung zur Herstellung des Dampf-Flüssigkeits-Kontaktes in die Sättigungszone (6) ein. Dort wird ein Teil des zirkulierenden Flüssigkeitsstromes, 205,5 K-Mol/h Benzol und 515,3 K-Mol/h Cyclohexan, verdampft und das wasserstoffhaltige Gas durch direkten Wärmetausch mit dem nicht verdampften zirkulierenden Flüssigkeitsstrom erwärmt. Die nicht-verdampfte Flüssigkeit sinkt nach unten und wird über Leitung (8) aus der Sättigungszone (6) abgezogen. 205,5 K-Mol/h Rein-Benzol (100 %) aus Leitung (9) und 503 K-Mol/h Rein-Cyclohexan (100 96) in 533,4 K-Mol/h Kreislauf-Cyclohexan aus Leitung OO) werden dem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom in Leitung (8) zugesetzt, um das in der Sättigungszone verdampfte Benzol und Cyclohexan zu ersetzen. Aus Leitung (8) geht der zirkulierende Flüssigkeitsstrom über Pumpe (11) in Leitung (2) und tritt von dort aus in den Mantelteil des Reaktors (1) ein, um wieder Reaktionswärme, wie oben beschrieben, zu absorbieren.

Aus der Sattigungszone (6) werden über Leitung (12) 2.674,4 K-Mol/h eines 61,7 Mol-% Wasserstoff, 7,7 Mol-% Benzol und 19,2 Mol-% Cyclohexan aufweisenden Dampfstromes mit einer Temperatur von 172,8⁰C und einem Druck von 39,7 atü gewonnen. Der Dampfstrom tritt aus Leitung (12) in die den Katalysator enthaltenden Rohre des Reaktors (1) ein, wo das

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Benzol zu Cyclohexan hydriert wird. Aus dem Reaktor (1) wird am Auslaß des Reaktionsrohres über Leitung (13) ein Produkt-Dampfstrom mit 50,1 Mol-% Wasserstoff, 11,6 Mol-% Methan, 3,3 Mol-96 Äthan und 35,0 Mol-96 Cyclohexan mit einer Temperatur von 204,4⁰C und einem Druck von 38,3 atü und einer Durchsatzgeschwindigkeit von 2.058,4 K-Mol/h gewonnen. Aus Leitung (13) wird der Produkt-Dampfstrom in den Kühler (14) geleitet, um dort teilweise kondensiert und auf eine Temperatur von etwa 37,8⁰C gekühlt zu werden. Kondensat und nichtkondensierter Dampf werden aus dem Kühler (14) über Leitung (15) in ein Ab scheide ge faß (16) geführt, wo das Kondensat von dem nicht-kondensierten Dampf getrennt wird.

Zur Entfernung von Crackprodukten, wie Methan und Äthan, aus dem Cyclohexanprozeß wird ein Strom nicht-kondensierter Gase mit einer Geschwindigkeit von 137,4 K-Mol/h über Leitung (18) aus dem Abscheidegefäß (16) abgelassen. Ein Strom nichtkondensierten Gases fließt mit einer Geschwindigkeit von 1.170,7 K-Mol/h aus dem Abscheidegefäß über Leitung (19) in dem Kompressor (20), wo er auf einen Druck von etwa 42,2 atü komprimiert wird. Das komprimierte Gas strömt aus dem Kompressor (20) zur Rückführung zur Sättigungszone (6) in die Leitung (7). In Leitung (7) wird dem Kreislauf-Gasstrom ein Frisjh-Wasserstoffstrom mit etwa 95 % Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von etwa 764,8 K-Mol/h über Leitung (22) zugesetzt.

Aus dem Abscheidegefaß (16) wird über Leitung (10) ein Kreislauf-Cyclohexanstrom abgezogen und, wie weiter oben beschrieben, dem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom in Leitung (8) zugeführt. Ein Cyclohexan-Produktstrom mit etwa 94 % Cyclohexan wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 216,4 K-Mol/h über Leitung (17) aus dem Abscheidegefaß (16) abgezogen und einer (nicht dargestellten) Reinigungszone zugeführt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen katalytischen Hydrierung von Benzol zu Cyclohexan durch Umsetzung eines Gemisches aus Benzol und Cyclohexan in der Dampfphase in Gegenwart von Wasserstoff und einem Hydrierkatalysator und bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet ,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete,

daß der zirkulierende Flüssigkeitsstrom in einer Sättigungszone in Anwesenheit eines wasserstoffenthaltenden Gasstromes teilweise, vorzugsweise zum kleineren Teil, verdampft wird und

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Benzol und Cyclohexan zu dem verbleibenden Teil des Flüssigkeitsstromes zur Ersetzung des verdampften Benzols lind Cyclohexans zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein Flüssigkeitsstrom zirkuliert wird, in welchem das Molverhältnis von Cyclohexan zu Benzol etwa 1:1 bis etwa 10 : 1 beträgt, und ein dampfförmiges Reaktionsgemisch zur Umsetzung gelangt, in welchem das Molverhältnis von Wasserstoff zu Benzol von etwa 6 : 1 bis etwa 15 : 1, vorzugsweise etwa 8 : 1 bis etwa 10 : 1, beträgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wärmeabführung die Temperatur der Reaktionszone in Bereiche von etwa 37 bis etwa 316⁰C, vorzugsweise etwa 121 bis etwa 204⁰C, gehalten wird.

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