DE2821589A1 - POLYMERIZABLE METHYLAETHENYLBENZENE ISOMER MIXTURE - Google Patents
POLYMERIZABLE METHYLAETHENYLBENZENE ISOMER MIXTUREInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein polymerisierbares Methyläthenylbenzol-Isomerengemisch, das sich besonders vorteilhaft zur Herstellung von Polymeren eignet.The invention relates to a polymerizable Methylethenylbenzene isomer mixture, which is particularly advantageous suitable for the production of polymers.
Styrol ist seit langer Zeit bereits für die Herstellung von Polymeren eingesetzt worden;Polystyrol hat in der Technik viele Anwendungszwecke. Alkylierte Styrole, z.B. alpha-Methylstyrol, sind ebenfalls von technischer Bedeutung.Styrene has long been used in the manufacture of polymers; polystyrene has been used in the art many uses. Alkylated styrenes, e.g. alpha-methylstyrene, are also of technical importance.
Die kernalkylsubstituierten Styrole sind gleichfalls für verschiedene Anwendungszwecke eingesetzt worden. Das Monomere, das grundsätzlich eingesetzt wird, ist als Vinyltoluol bekannt. Es handelt sich hierbei um ein Gemisch, das hauptsächlich aus meta- und para-Methylstyrolen (Vinyltoluole) besteht, hergestellt durch katalytische Dehydrierung eines Gemisches der entsprechenden m- und p-Äthyltoluole. Das Äthyltoluolgemisch wird durch fraktionierte Destillation eines Gemisches von o-, m- und p-Äthyltoluolen erhalten. Das Verhältnis der m- und p-Isomeren in dem Monomerengemisch beträgt etwa 65 : 35 (m : p). Eine geeignete Zusammenstellung bezüglich Herstellung und Eigenschaften des Monomerengemisches und der daraus erzeugten Polymeren befindet sich in "Styrene: Its Polymers, Copolymers and Derivatives", Ed. R.H.Boundy, R.F.Boyer, ACS Monograph Series, 1952, Hafner Publishing Company, Seiten 1232 bis 1245.The ring-alkyl-substituted styrenes have also been used for various purposes. The monomer, which is generally used is known as vinyl toluene. It is a mixture that mainly consists of meta- and para-methylstyrenes (vinyl toluenes) by catalytic dehydrogenation of a mixture of the corresponding m- and p-ethyltoluenes. The ethyl toluene mixture is through obtained fractional distillation of a mixture of o-, m- and p-ethyltoluenes. The ratio of the m and p isomers in the monomer mixture is about 65:35 (m: p). One suitable compilation with regard to the production and properties of the monomer mixture and the polymers produced therefrom in "Styrene: Its Polymers, Copolymers and Derivatives", Ed. R.H.Boundy, R.F.Boyer, ACS Monograph Series, 1952, Hafner Publishing Company, pages 1232-1245.
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Vinyltoluol wird durch Dehydrierung von Äthyltoluol hergestellt. Da Äthyltoluol als Ausgangsmaterial ein Isomerengemisch enthält, besteht das Vinyltoluolprodukt ebenfalls aus einem Isomerengemisch; die Isomerenkonstitution entspricht etwa derjenigen des ursprünglichen Äthyltoluols. Wenn daher also eine unterschiedliche Isomerenverteilung im Vinyltoluol erwünscht ist/ muß dementsprechend die Isomerenverteilung des Äthyltoluols modifiziert werden.Vinyltoluene is made by dehydrating ethyltoluene. Since ethyltoluene as a starting material is a mixture of isomers contains, the vinyltoluene product also consists of a mixture of isomers; the isomer constitution corresponds about that of the original ethyltoluene. So if there is a different isomer distribution in vinyl toluene the isomer distribution of ethyltoluene is / must be modified accordingly.
Verfahren zur Herstellung von verschiedenen Äthyltoluol-Isomerengemischen sind bekannt. In diesen Gemischen befindet sich das para-Isomere im allgemeinen in einer Menge von weniger als 4o Gew.-%; das meta-Isomere ist im allgemeinen in einem größeren Anteil zusammen mit geringeren Mengen des ortho-Isomeren vorhanden. Beispielsweise beschreibt die US-PS 2 763 7o2 ein Gemisch von Äthyltoluol-Isomeren aus der Äthylierung von Toluol mit Äthylen in Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators, wie Aluminiumchlorid, wobei die isomeren Monoäthyltoluole in relativen Anteilen von 8 bis 3o % des ortho-Isomeren, 4o bis 65 % des meta-Isoiueren und 2o bis 4o % des para-Isomeren vorhanden sind. Die US-PS 2 773 862 beschreibt die Äthylierung von Toluol in Gegenwart eines Aluminiumchlorid-Katalysators, wobei sich ein Isomerengemisch ergibt, worin das meta-Isomere überwiegt, das para-Isomere in geringerem Umfang und das ortho-Isomere in noch kleinerer Menge vorhanden ist. Ein so beschriebenes typisches Isomerengemisch enthält 1o bis 2o Gew.-% ortho-Äthyltoluol, 25 bis 3o Gew.-% para-Äthyltoluol und 55 bis 6o Gew.-% meta-Äthyltoluol. Die US-PS 2 92o 119 bezieht sich auf ein herkömmlichesProcesses for the preparation of various ethyltoluene isomer mixtures are known. In these mixtures the para-isomer is generally present in an amount of less than 40% by weight; the meta isomer is generally present in a major proportion along with minor amounts of the ortho isomer. For example, US Pat. No. 2,763,702 describes a mixture of ethyltoluene isomers from the ethylation of toluene with ethylene in the presence of a Friedel-Crafts catalyst such as aluminum chloride, the isomeric monoethyltoluenes in relative proportions of 8 to 3o% of the ortho isomer , 40 to 65% of the meta isomer and 2o to 40% of the para isomer are present. US Pat. No. 2,773,862 describes the ethylation of toluene in the presence of an aluminum chloride catalyst, resulting in an isomer mixture in which the meta isomer predominates, the para isomer to a lesser extent and the ortho isomer in an even smaller amount . A typical mixture of isomers described in this way contains 10 to 20% by weight of ortho-ethyltoluene, 25 to 3o% by weight of para-ethyltoluene and 55 to 60% by weight of meta-ethyltoluene. U.S. Patent No. 2,921,119 relates to a conventional one
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Äthyltoluol-Isomerengemisch, erhalten durch Äthylierung von Toluol in Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators. Dieses Gemisch hat einen meta-Isomerengehalt von 72 %, einen para-Isomerengehalt von 2o % und einen ortho-Isomerengehalt von 8 %. Ferner beschreibt die US-PS 3 72o 725 ein Produktgemisch mit einem Gehalt von etwa 45 % ortho-Äthyltoluol, etwa 38 % para-Äthyltoluol und etwa 3 % meta-Äthyltoluol. Dieses Gemisch wird durch Alkylieren eines aromatischen Kohlenwasserstoffs in Gegenwart eines Katalysators erhalten, der ein Molybdänhalogenid, ein Alkylaluminiumdihalogenid und einen Protonendonator aufweist.Ethyltoluene isomer mixture, obtained by ethylation of toluene in the presence of a Friedel-Crafts catalyst. This Mixture has a meta isomer content of 72%, a para isomer content of 20% and an ortho isomer content of 8%. Furthermore, US Pat. No. 3,720,725 describes a product mixture with a content of about 45% ortho-ethyltoluene, about 38% para-ethyltoluene and about 3% meta-ethyltoluene. This mixture is obtained by alkylating an aromatic hydrocarbon in the presence of a catalyst which is a molybdenum halide, comprises an alkyl aluminum dihalide and a proton donor.
Die Anwesenheit wesentlicher Mengen des ortho-Isomeren im Äthyltoluol ist in hohem Maß unerwünscht, da bei der Dehydrierung eine Neigung zum Ringschluß unter Bildung von Indenen und Indanen besteht, die die Eigenschaften des resultierenden Polymeren, hergestellt aus dem entsprechenden Vinyltoluol, nachteilig beeinflussen. Die Indene und Indane sind vom Vinyltoluol schwierig abzutrennen. Es war deshalb notwendig, das ortho-Isomere vom Äthyltoluol durch aufwendige Destillationstechniken vor der Dehydrierung zu entfernen. The presence of substantial amounts of the ortho isomer in ethyl toluene is highly undesirable because the dehydrogenation has a tendency to ring closure with the formation of indenes and Indanes, which have the properties of the resulting polymer made from the corresponding vinyl toluene, adversely affect. The indenes and indanes are difficult to separate from vinyl toluene. It was therefore necessary that To remove ortho isomers from ethyl toluene by complex distillation techniques before dehydrogenation.
Ersichtlich ist daher, daß die Verfügbarkeit von Äthyltoluol, worin das ortho-Isomere entweder fehlt oder nur in Spurenmengen vorhanden ist, die Notwendigkeit einer aufwendigen vorherigen Entfernung dieses Isomeren eliminiert. Solche Produkte sind bisher jedoch nicht verfügbar gewesen; jedoch beschreibt eine gleichzeitig laufende Patentanmeldung ein Verfahren zurIt can therefore be seen that the availability of ethyltoluene, in which the ortho isomer is either absent or only in Trace amounts are present, eliminating the need for laborious prior removal of this isomer. Such products however, have not yet been available; however, a concurrent patent application describes a method for
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Herstellung eines Äthyltoluol-Isomerengemisches, das fast vollständig aus dem para-Isomeren besteht. Das ortho-Isomere ist entweder nicht enthalten oder gegebenenfalls nur in äußerst geringen Mengen vorhanden.Production of an ethyltoluene isomer mixture which consists almost entirely of the para isomer. The ortho isomer is either not contained or is only available in extremely small quantities.
Erfindungsgemäß wird ein Methylathenylbenzol-Isoiaerengemisch geschaffen/ das im wesentlichen aus 1-Methyl-2-äthenylbenzol, 1-Methyl-3-äthenylbenzol und 1-Methyl-4-äthenylbenzol besteht, worin die Isomerenverteilung folgendermaßen ist:According to the invention, a mixture of methylathenylbenzene and isocyanates is used created / which consists essentially of 1-methyl-2-ethenylbenzene, 1-methyl-3-ethenylbenzene and 1-methyl-4-ethenylbenzene where the isomer distribution is as follows:
Isomere breit bevorzugtIsomers broadly preferred
1-Methyl-2-äthenylbenzol ο - o, 1 ο - oro51-methyl-2-ethhenylbenzene ο - o, 1 ο - o r o5
1-Methyl-3-äthenylbenzol weniger als 15 weniger als 1-Methyl-4-äthenylbenzol wenigstens 85 wenigstens 9o1-methyl-3-ethenylbenzene less than 15 less than 1-methyl-4-ethenylbenzene at least 85 at least 9o
In bevorzugten Gemischen beträgt das 1-Methyl-4-äthenylbenzol 97 bis 99 Gew.-% (vorzugsweise 98 bis 99 Gew.-%), das 1-Methyl-2-äthenylbenzol ο bis o, 1 Gew.-% (vorzugsweise weniger als o,o5 Gew.-%) und das 1-Methyl-3-äthenylbenzol den Rest des Äthenylbenzolgehalts (vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-%). Jedoch kann der Gehalt an 1-Methyl-4-äthenylbenzol auch bei einem so niedrigen Wert wie 95 % liegen, ohne daß Nachteile für ein daraus hergestelltes Polymeres entstehen.In preferred mixtures this is 1-methyl-4-ethenylbenzene 97 to 99% by weight (preferably 98 to 99% by weight), the 1-methyl-2-ethenylbenzene o to 0.1% by weight (preferably less than 0.05% by weight) and the 1-methyl-3-ethenylbenzene the remainder of the ethenylbenzene content (preferably 1 to 3% by weight). However, the content of 1-methyl-4-ethhenylbenzene can be as low as 95% lie without any disadvantages for a polymer produced therefrom.
Das Isomerengemisch kann Verunreinigungen und Nebenprodukte zusätzlich zu den Methyläthenylbenzolen enthalten. Im allgemeinen betragen diese anderen Materialien nicht mehr als 1 Gew.-% desThe mixture of isomers can contain impurities and by-products in addition to the methylethenylbenzenes. In general these other materials are no more than 1% by weight of the
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Gesamtgemisches. Diese anderen Materialien entstehen im wesentlichen aus dem angewendeten Verfahren zur Herstellung der Methylathenylbenzole.Total mixture. These other materials are essentially the result of the manufacturing process used of methylathenylbenzenes.
Ein typisches Isomerengemisch entspricht der folgenden Analyse (Gew.-%, bestimmt durch Gaschromatographie):A typical mixture of isomers corresponds to the following analysis (% by weight, determined by gas chromatography):
Gew.-%Wt%
höher siedende
Produktenon-vinyl type,
higher boiling
Products
Äthenylbenzole:Ethenylbenzenes:
1-Methy1-2-äthenylbenzol o,o5 1-Methyl-3-äthenylbenzol 2,61-methy1-2-ethenylbenzene o, o5 1-methyl-3-ethenylbenzene 2,6
1-Methy1-4-äthenylbenzol 97,41-methy1-4-ethenylbenzene 97.4
Das Gemisch der isomeren Methyläthenylbenzole kann durch katalytische Dehydrierung eines Gemisches der entsprechenden Äthyltoluole erhalten werden. Die Dehydrierung wird in geeigneter Weise unter Bedingungen ausgeführt, die üblicherweise für die Dehydrierung von Äthylbenzol zur Bildung von Styrol angewendet werden. So wird die Dehydrierung im allgemeinen in der Dampfphase bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart eines Dehydrierungs-The mixture of isomeric Methyläthenylbenzenes can by catalytic dehydrogenation of a mixture of the corresponding Ethyltoluenes are obtained. The dehydration becomes more suitable Way carried out under conditions commonly used for the dehydrogenation of ethylbenzene to form styrene will. The dehydrogenation is generally carried out in the vapor phase at elevated temperatures in the presence of a dehydrogenation
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katalysators durchgeführt. Der Druck kann bei Atmosphärendruck, darüber oder darunter liegen. Im allgemeinen ist für die Erleichterung des Vorgangs Atmosphärendruck bevorzugt. Jedoch kann auch ein nicht-reaktives Verdünnungsmittel vorhanden sein, um den Partialdruck von Äthyltoluol zu vermindern, so daß die Dehydrierung in wirksamer Weise unter vermindertem Druck zur Erzielung eines günstigen Gleichgewichts ausgeführt wird. Wasser in Form von Dampf ist ein geeignetes Verdünnungsmittel; es ist im allgemeinen in größerem Anteil im Zufuhrmaterial enthalten. Zufuhrmaterialverhältnisse von 1 : 1 bis 5 : 1 sind im allgemeinen bevorzugt. Temperaturen von 5oo° bis 75o°C werden üblicherweise angewendet, bevorzugt 6oo bis 65o C. Stündliche Raumströmungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit von etwa 1,2 (für Äthyltoluol) sind geeignet und bevorzugt. Die Umwandlung beträgt üblicherweise etwa 6o % mit Selektivitäten von etwa 94 % beim 1-Methyl-4=-äthenylbenzolisomeren. Katalysatoren sind die üblichen Dehydrierungskatalysatoren, im allgemeinen enthaltend komplexe Oxidgemische. Ein typischer Katalysator enthält Ferrioxid, Kaliumcarbonat, Ceroxid und Molybdänoxid gemäß nachstehender Aufstellung:catalyst carried out. The pressure can be at atmospheric pressure, be above or below. In general, atmospheric pressure is preferred for ease of operation. However a non-reactive diluent may also be present to reduce the partial pressure of ethyltoluene so that the Dehydration is effectively carried out under reduced pressure to achieve a favorable equilibrium. water in the form of steam is a suitable diluent; it is generally contained in a larger proportion in the feed material. Feed ratios of 1: 1 to 5: 1 are generally preferred. Temperatures of 50 ° to 75 ° C. are common used, preferably 600 to 65o C. Hourly room air velocities the liquid of about 1.2 (for ethyl toluene) are suitable and preferred. The conversion is usually about 60% with selectivities of about 94% for the 1-methyl-4 = -ethenylbenzene isomer. Catalysts are the customary dehydrogenation catalysts, generally containing complex oxide mixtures. A typical catalyst contains ferric oxide, potassium carbonate, cerium oxide and molybdenum oxide as shown below:
Gew.-%Wt%
Fe2O3 55-61Fe 2 O 3 55-61
K2CO3 21-25K 2 CO 3 21-25
Ce3O3 4,6 - 5,6 (Ce)Ce 3 O 3 4.6-5.6 (Ce)
MoO2 2,2 - 2,8MoO 2 2.2-2.8
Das Ausgangsmaterial Äthyltoluol kann entsprechend der genannten parallelen Patentanmeldung erhalten werden. Bei derThe starting material ethyltoluene can be obtained in accordance with the aforementioned parallel patent application. In the
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Dehydrierung geht die Isomerenverteilung von Äthyltoluol durch das dehydrierte Produkt hindurch. Daher wird ein Produkt erhalten, das reich an para-Isomeren ist (1-Methyl-4-Äthenylbenzol). Das ortho-Isomere (1-Methyl-2-äthenylbenzol) ist entweder nicht vorhanden oder nur in Spurenmengen anwesend.Dehydrogenation takes the isomer distribution of ethyltoluene through the dehydrogenated product. Hence becomes a product obtained, which is rich in para isomers (1-methyl-4-ethenylbenzene). The ortho isomer (1-methyl-2-ethenylbenzene) is either absent or only present in trace amounts.
Die genannte parallele Patentanmeldung betrifft im wesentlichen die Alkylierung von Toluol mit Äthylen in Gegenwart von bestimmten kristallinen AluminosJLicat-Zeolithkatalysatoren. Der Katalysator hat ein Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Verhältnis von wenigstens 12 und einen Zwangsindex (constraint index) innerhalb des Bereiches von 1 bis 12. Auf diese Weise wird ein außerordentlich hoher Anteil an dem 1-Methyl-4-äthylbenzolisomeren bei nur geringen Anteilen an 1-Methyl-3-äthylbenzolisomeren und unbedeutenden Anteilen an i-Methyl-2-äthylbenzolisomeren erzeugt. Die fast vollständige Abwesenheit des 1-Methyl-2-äthylisomeren ist außerordentlich vorteilhaft, da siehe vorstehend - dieses Isomere zur Bildung von unerwünschten Nebenprodukten während der Dehydrierungsstufe neigt (Indane und Indene, die die Eigenschaften des herzustellenden Polymeren nachteilig beeinflussen und die aus den Methyläthenylbenzolen nicht leicht abgetrennt werden können).The said parallel patent application relates essentially to the alkylation of toluene with ethylene in the presence of certain crystalline AluminosJLicat zeolite catalysts. The catalyst has a silica / alumina ratio of at least 12 and a constraint index within the range of 1 to 12. In this way, a extremely high proportion of the 1-methyl-4-ethylbenzene isomer with only small proportions of 1-methyl-3-ethylbenzene isomers and insignificant proportions of i-methyl-2-ethylbenzene isomers generated. The almost complete absence of the 1-methyl-2-ethyl isomer is extremely advantageous, as see above - this isomer tends to form undesirable by-products during the dehydrogenation stage (indane and Indenes, which adversely affect the properties of the polymer to be produced, and those from methylethenylbenzenes cannot be easily separated).
Das Gemisch der isomeren Methyläthylbenzole kann vor der Dehydrierung einer Destillation unterworfen werden, damit die verschiedenen Nebenprodukte abgetrennt werden; nach Beendigung der Dehydrierung kann eine weitere Destillation ausgeführt werden, damit die Methyläthenylbenzole von den gesättigten VorstufenThe mixture of isomeric Methyläthylbenzenes can be subjected to a distillation before the dehydrogenation, so that the various by-products are separated; after the end of the dehydrogenation, a further distillation can be carried out, thus the Methyläthenylbenzenes from the saturated precursors
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- 1ο -- 1ο -
abgetrennt werden.be separated.
Da der Anteil an 1-Methyl-4-äthenylbenzol im Gemisch so hoch liegt, üblicherweise wenigstens 95 Gew.-%, kann das Gemisch im wesentlichen als das para-(1,4-)-Isomere angesehen werden.Since the proportion of 1-methyl-4-ethenylbenzene in the mixture is so is high, usually at least 95% by weight, the mixture can be viewed as being essentially the para (1,4) isomer.
Das Gemisch der Methyläthenylbenzolisomeren kann als solches polymerisiert werden, wobei Polymere erzeugt werden, oder es kann zusammen mit anderen mischpolymerisierbaren Monomeren zur Bildung von Copolymeren polymerisiert werden. Im allgemeinen sind die Polymerisationsbedingungen:, die für Styrol geeignet sind, auch für das Methyläthenylbenzolgemisch anzuwenden, d.h. sowohl für die Polymerisation dieses Gemisches als solches als auch für die Polymerisation zusammen mit anderen Monomeren. So kann die Polymerisation in Masse oder in Lösung, Suspension oder Emulsion entsprechend den Techniken ausgeführt werden, die für die Styrolpolyraerisation geeignet sind. Die Polymerisationskatalysatoren können Freiradikalkatalysatoren, anionische oder kationische Katalysatoren sein. Geeignete Freiradikalinitiatoren sind beispielsweise ditertiäres Butylperoxid, Azobis-Isobutyronitril, Dibenzoylperoxid, tertiäres Butylperbenzoat, Dicumylperoxid und Kaliumpersulfat. Kationische Initiatoren sind im allgemeinen solche vom Lewis-Säuretyp, beispielsweise Aluminiumtrichlorid, Bortrifluorid, Bortrifluoridätheratkomplexe, Titantetrachlorid etc. Anionische Initiatoren sind im allgemeinen organometallische Verbindungen, z.B. Methyllithium, Äthyllithium, Methylnatrium, Propyllithium, n-Butyllithium, sec.-Butyllithium, tert.-Butyllithium, Butyl-The mixture of methylethenylbenzene isomers can be polymerized as such, with polymers being produced, or it can be polymerized together with other copolymerizable monomers to form copolymers. In general, the polymerization conditions that are suitable for styrene also apply to the methylethenylbenzene mixture to be used, i.e. both for the polymerization of this mixture as such and for the polymerization together with other monomers. Thus, the polymerization can be carried out in bulk or in solution, suspension or emulsion according to the techniques are carried out, which are suitable for styrene polymerization. The polymerization catalysts can be free radical catalysts, be anionic or cationic catalysts. Suitable free radical initiators are, for example, ditertiary ones Butyl peroxide, azobis isobutyronitrile, dibenzoyl peroxide, tertiary butyl perbenzoate, dicumyl peroxide and potassium persulfate. Cationic initiators are generally those of the Lewis acid type, for example aluminum trichloride, boron trifluoride, Boron trifluoride etherate complexes, titanium tetrachloride, etc. Anionic Initiators are generally organometallic compounds, e.g. methyl lithium, ethyl lithium, methyl sodium, propyl lithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, butyl-
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natrium, Lithiumnaphthalin, Phenyllithium, Natriumlithium oder Cumylnatrium.sodium, lithium naphthalene, phenyllithium, sodium lithium or cumyl sodium.
Die so hergestellten Polymeren haben sehr brauchbare und wertvolle Eigenschaften im Unterschied zu verwandten Materialien, wie z.B. Polystyrol.The polymers produced in this way have very useful and valuable properties in contrast to related materials, such as polystyrene.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Beispiele näher veranschaulicht. Dabei erläutert Beispiel 1 ein bekanntes Verfahren zur Herstellung der Äthyltoluol-Vorstufe. Nach diesem Verfahren wird nur eine kleine Menge des para-Isomeren erzeugt. The invention is illustrated in more detail below with the aid of a few examples. Example 1 explains a known process for the preparation of the ethyltoluene precursor. Only a small amount of the para isomer is produced by this process.
Zu 100 ml Toluol wurde 1 g Aluminiumchlorid und Äthylen mit einer Geschwindigkeit von 40 cm /min bei einer Temperatur von 80 0C gegeben. Nach 2 h war die Zusammensetzung, wie in Tabelle I gezeigt:To 100 ml of toluene, 1 g of aluminum chloride and ethylene at a rate of 40 cm / min was added at a temperature of 80 0 C. After 2 hours the composition was as shown in Table I:
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Das p/m/o-Äthyltoluol-Verhältnis war 27/60/13.The p / m / o ethyltoluene ratio was 27/60/13.
Beispiel 2 Katalysatorherstellung Example 2 Catalyst Preparation
Eine 5,3 g-Probe der Wasserstoff-Form des ZSM-5 mit einer Kristallitgrößevon etwa 2 μπι wurde bei 515 0C 2 h und bei einer Zufuhrrate von 8,8 cm flüssigen Wassers pro Stunde dampfbehandelt. Die Temperatur wurde dann auf 640 0C erhöht. Toluol wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 180 ml/ Stunde für etwa 4 h und 15 min zugeführt. Die Temperatur wurde dann auf 550 0C gesenkt, der Katalysator mit Stickstoff gespült und dann gekühlt, um ein kokshaltiges Produkt zu liefern. A 5.3 g sample of the hydrogen form of ZSM-5 having a crystallite size of about 2 μπι was steam treated at 515 0 C for 2 h and at a feed rate of 8.8 cm of liquid water per hour. The temperature was then raised to 640 0 C. Toluene was then fed at a rate of 180 ml / hour for about 4 hours and 15 minutes. The temperature was then lowered to 550 0 C, the catalyst is flushed with nitrogen and then cooled to afford a kokshaltiges product.
ToluolalkylierungToluene alkylation
Toluol wurde mit Äthylen in Gegenwart des obigen Katalysators alkyliert. Die Reaktionsbedingungen waren eine Temperatur von 300 0C, eine gewichtsmäßige stündliche Raumströmungsgeschwindigkeit von 7,4, ein molares Zufuhrverhältnis von Toluol/Äthylen von 5 und eine Betriebszeit von 1 h. Die erzielte Toluolumwandlung betrug 4,1 Gewichtsprozent, die für Äthylen 24,1 Gewichtsprozent. Es zeigte sich, daß das Äthyltoluol-Isomerengemisch 93,15 Gewichtsprozent p-Isomeres und 6,85 Gewichtsprozent m-Isomeres enthielt.Toluene was alkylated with ethylene in the presence of the above catalyst. The reaction conditions were a temperature of 300 0 C, a weight hourly space moderate flow rate of 7.4, a molar feed ratio of toluene / ethylene of 5 and an operating time of 1 hour. The toluene conversion achieved was 4.1 percent by weight, that for ethylene was 24.1 percent by weight. It was found that the ethyltoluene isomer mixture contained 93.15 percent by weight of the p-isomer and 6.85 percent by weight of the m-isomer.
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Dehydrierung von ÄthyltoluolEthyltoluene dehydration
Das Äthyltoluol-Isomerengemisch wurde über einen komplexen Oxiddehydrierungskatalysator bei einer Temperatur von 62o° bis 64o°C und Atmosphärendruck geleitet. Wasser war als Verdünnungsmittel in einem Wasser/Äthyltoluol-Gewichtsverhältnis von 3 : vorhanden. Die stündliche Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit betrug 1,2. Die Umwandlung betrug etwa 6o % je Durchgang; die Selektivität für das para-Isomere betrug 94 %.The ethyltoluene isomer mixture was via a complex Oxide dehydrogenation catalyst at a temperature of 62o ° to 64o ° C and atmospheric pressure. Water was used as a diluent in a water / ethyltoluene weight ratio of 3: present. The hourly space velocity of the Liquid was 1.2. The conversion was about 60% per pass; the selectivity for the para isomer was 94%.
Es wurde ein Girdler-G-64-C-Katalysator mit der folgenden Zusammensetzung verwendet:It became a Girdler G-64-C catalyst with the following Composition used:
Gew.-%Wt%
Fe2O3 55-61Fe 2 O 3 55-61
K2CO3 21-25K 2 CO 3 21-25
Ce2O3 4,6 - 5,6Ce 2 O 3 4.6-5.6
MoO2 2,2 - 2,8MoO 2 2.2-2.8
Die Isomerenverteilung des dehydrierten Produkts entsprach derjenigen des Äthyltoluol-Einsatzmaterials (93,15: 6,85; para:meta; im wesentlichen ohne ortho-Komponente).The isomer distribution of the dehydrogenated product corresponded to that of the ethyl toluene feed (93.15: 6.85; para: meta; essentially without the ortho component).
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Beispiel 3
Katalysatorherstellung Example 3
Catalyst manufacture
HZSM-5 mit einer Kristallitgröße von 0,02 bis 0/05 μπι wurde mit 35 Gewichtsprozent Aluminiumoxid-Binder gemischt und zu zylindrischen Teilchen von 1,5 mm stranggepreßt. Eine 10 g-Probe dieses Extrudats wurde über Nacht bei Raumtemperatur in einer Lösung von 8 g 85%iger Phosphorsäure in 10 ml Wasser eingeweicht. Das erhaltene Produkt wurde filtriert, bei 120 0C 2 h getrocknet und bei 500 0C für etwa weitere 2 h gebrannt. 10 g des Phosphor-imprägnierten Extrudats wurden bei Raumtemperatur über Nacht in einer Lösung von 25 g Magnesiumacetat-Tetrahydrat in 20 ml Wasser durchtränkt. Dann wurde filtriert, bei 120 0C für etwa 2 h getrocknet und dann in einen Ofen bei 500 0C für etwa 2 h gebracht. Das erhaltene Produkt enthielt 4,18 Gewichtsprozent Phosphor und 7,41 Gewichtsprozent Magnesium.HZSM-5 with a crystallite size of 0.02 to 0/05 μm was mixed with 35 percent by weight of aluminum oxide binder and extruded to give cylindrical particles of 1.5 mm. A 10 g sample of this extrudate was soaked overnight at room temperature in a solution of 8 g of 85% phosphoric acid in 10 ml of water. The product obtained was filtered, dried at 120 ° C. for 2 hours and calcined at 500 ° C. for about a further 2 hours. 10 g of the phosphorus-impregnated extrudate were soaked in a solution of 25 g of magnesium acetate tetrahydrate in 20 ml of water at room temperature overnight. It was then filtered, dried at 120 ° C. for about 2 h and then placed in an oven at 500 ° C. for about 2 h. The product obtained contained 4.18 percent by weight of phosphorus and 7.41 percent by weight of magnesium.
Toluol-AlkylierungToluene alkylation
Toluol wurde mit Äthylen in Gegenwart des obigen Katalysators alkyliert. Die Reaktionsbedingungen und die Analysenergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt.Toluene was alkylated with ethylene in the presence of the above catalyst. The reaction conditions and the analysis results are summarized in Table II below.
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QO O CO 00QO O CO 00
CDCD
cn OO -«acn OO - «a
Katalysator calciniert zwischen den Ansätzen 3 und 4 und Ansätzen 5 und 6.Catalyst calcines between runs 3 and 4 and runs 5 and 6.
οι
tοι
t
ro oo horo oo ho
cn oo cocn oo co
Dehydrierung von ÄthyltoluolEthyltoluene dehydration
Das Äthyltoluolprodukt wurde unter Anwendung der Bedingungen gemäß Beispiel 2 im Anschluß an die ursprüngliche Destillationsstufe zur Entfernung irgendwelchen vorhandenen Toluol-Ausgangsmaterials dehydriert. Das dehydrierte Produkt wurde ebenfalls destilliert/ um nicht-umgesetztes Äthyltoluol zu entfernen.The ethyl toluene product was prepared using the conditions of Example 2 following the original distillation step to remove any starting toluene material present dehydrated. The dehydrated product was also distilled / to remove unreacted ethyltoluene.
Die Isomerenverteilung des dehydrierten Produktes (ortho, meta, para) entsprach in jedem Fall derjenigen des Äthyltoluol-Ausgangsmaterials. The isomer distribution of the dehydrated product (ortho, meta, para) corresponded in each case to that of the ethyltoluene starting material.
Herstellung eines Polymeren aus dem Gemisch von Methyläthenylbenzolisomeren Preparation of a polymer from the mixture of methylethenylbenzene isomers
Das angewendete Gemisch von Methyläthenylbenzolisomeren hatteThe mixture of methylethenylbenzene isomers used had
die folgende Zusammensetzung (Gew.-%):the following composition (% by weight):
Methyläthenylbenzol 99,43 Äthyltoluol o,53Methylethenylbenzene 99.43 Ethyl toluene o.53
Xylole,Cumene, Mesitylene . o,o1 Hoch-siedende Materialien o,o3Xylenes, cumene, mesitylene. o, o1 high-boiling materials o, o3
Methyläthenylbenzole:Methylethenylbenzenes:
1-Methy1-2-äthenylbenzol -(D1-Methy1-2-ethenylbenzene - (D
1-Methyl-3-äthenylbenzol 97,ο
1-Methyl-4-äthenylbenzol 3,ο1-methyl-3-ethenylbenzene 97, ο
1-methyl-4-ethenylbenzene 3, ο
Anm.: (1) heißt weniger als o,o5 %.Note: (1) means less than 0.05%.
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Das Gemisch (12o g) wurde in 46,75 g Toluol und o,168 g Azobis-Isobutyronitril aufgelöst und in ein trockenes Gefäß gegossen, das mit einer verbindenden Kugelventilanordnung verschlossen war. Dann wurde trockener Stickstoff durch das Gemisch im Gefäß 1o Minuten lang mit Hilfe einer Nadel, die durch die Gefäßwand eingeführt wurde, und das offene Kugelventil eingeleitet. Der Stickstoff strömte durch eine kurze Nadel in der Wandung am oberen Teil des Kugelventils heraus. Die beiden Nadeln wurden dann entfernt; das Kugelventil wurde geschlossen; das Gefäß wurde bei 6o°C 96 Stunden lang und bei 9o°C 24 Stunden lang in ein ölbad eingebracht.The mixture (120 g) was dissolved in 46.75 g of toluene and 0.168 g Azobis-isobutyronitrile dissolved and poured into a dry jar that had a connecting ball valve assembly was locked. Dry nitrogen was then passed through the mixture in the vessel for 10 minutes with the aid of a needle passed through the vessel wall was inserted and the open ball valve initiated. The nitrogen flowed in through a short needle the wall on the upper part of the ball valve. The two needles were then removed; the ball valve was closed; the jar was placed in an oil bath at 60 ° C for 96 hours and at 90 ° C for 24 hours.
Das polymerisierte Gemisch wurde aus dem Gefäß entfernt und in weiterem Toluol bei 9o°C aufgelöst. Das Volumen der endgültigen Lösung betrug etwa 4oo ml. Das Polymere wurde dann durch Eingießen der Lösung in etwa 1ooo bis 15oo ml Methanol in einem 4 Liter-Mischgefäß (Waring Blendor) ausgefällt, wobei die Rührgeschwindigkeit auf die Zerkleinerung des Polymeren eingestellt wurde. Die Flüssigkeit wurde dekantiert; das Polymere wurde in dem Mischgefäß einmal mit Methanol gewaschen. Das feste Polymere wurde abfiltriert und in einem Vakuumofen bei 1oo°C unter Vakuum 48 Stunden lang getrocknet.The polymerized mixture was removed from the jar and dissolved in more toluene at 90 ° C. The volume of the final Solution was about 400 ml. The polymer was then made by pouring the solution into about 100 to 1500 ml of methanol precipitated in a 4 liter mixing vessel (Waring Blendor), the agitation speed on the comminution of the polymer was discontinued. The liquid was decanted; the polymer was washed once with methanol in the mixing vessel. The solid polymer was filtered off and dried in a vacuum oven at 100 ° C. under vacuum for 48 hours.
Die Eigenschaften des Polymeren waren folgende:The properties of the polymer were as follows:
Molekulargewicht (M -viskos.Durchschn.) 269 χ 1oMolecular weight (M -viscous average) 269 χ 1o
(M -Nr.Durchschn.) 158 χ 1o~3 η(M -No avg.) 158 χ 1o ~ 3 η
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Vicat (0C) Formbeständigkeit · (0C) Schmelzindex (Cond G)Vicat ( 0 C) dimensional stability ( 0 C) melt index (Cond G)
Dichte (g/cm3) Bruchfestigkeit (psi) Dehnung (%) Zug-Modul:Density (g / cm 3 ) Breaking strength (psi) Elongation (%) Tensile modulus:
Rheovibron (psi χ 1o~ ) Instron (psi χ Io )Rheovibron (psi χ 1o ~) Instron (psi χ Io)
Schlagzähigkeit (ft/lb-in) Trübung Durchlässigkeit (%) Pentan-AufnähmeImpact Strength (ft / lb-in) Opacity Permeability (%) Pentane absorption
Polymere, die in derselben Weise wie gemäß Beispiel 4 aus ähnlichen Monomerengemischen, enthaltend unterschiedliche Anteile des p-Isomeren (1-Methyl-4-äthenylbenzol), hergestellt worden waren, hatten die folgenden Eigenschaften:Polymers prepared in the same manner as in Example 4 of similar Monomer mixtures containing different proportions of the p-isomers (1-methyl-4-ethenylbenzene), had the following properties:
Beispiel 1A 1B 1C Example 1A 1B 1C
p-Isomerengehalt (%) 89,3 95,5 99,7p-isomer content (%) 89.3 95.5 99.7
MolekulargewichtMolecular weight
(Mv χ 1o"3 271 278(M v χ 1o " 3 271 278
(Mn χ 1o~3 - 168(M n χ 1o ~ 3 - 168
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TG (0C)T G ( 0 C)
Vicat (0C) Formbeständigkeit (0C) Schmelzindex(Cond G) Dichte (g/cm3) Bruchfestigkeit (psi) Dehnung (%) Zug-Modul: Vicat ( 0 C) Dimensional stability ( 0 C) Melt index (Cond G) Density (g / cm 3 ) Breaking strength (psi) Elongation (%) Tensile modulus:
Rheovibron (psi χ Ιο" ) Instron (psi χ 1o~ )Rheovibron (psi χ Ιο ") Instron (psi χ 1o ~)
Schlagzähigkeit (ft/lb-in) Trübung Durchlässigkeit (%) Pentan-AufnähmeImpact Strength (ft / lb-in) Opacity Permeability (%) Pentane absorption
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