DE767225C - Verfahren zur Herstellung von Styrol und seinen Homologen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Styrol und seinen Homologen

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DE767225C
DE767225C DEJ72179D DEJ0072179D DE767225C DE 767225 C DE767225 C DE 767225C DE J72179 D DEJ72179 D DE J72179D DE J0072179 D DEJ0072179 D DE J0072179D DE 767225 C DE767225 C DE 767225C
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DEJ72179D
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Helmut Dr Ohlinger
Sigmund Dr Stadelmann
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BASF SE
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BASF SE
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/26Chromium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/06Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of zinc, cadmium or mercury
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
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    • C07C5/3332Catalytic processes with metal oxides or metal sulfides

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Styrol und seinen Homologen Es ist bekannt, Styrol und seine Homologen durch Erhitzen dampfförmiger alkylierter Bienzole, in Anwesenheit von Verdünnungsgasen, in. Gegenwart von Katalysatoren herzus teilen. Als besonders geeignet haben sich hierbei Katalysatoren erwiesen, die aus Zinkoxyd bestehen oder dieses enthalten.
  • Beim Arbeiten im Dauerbetrieb. läßt jedoch die Wirksamkeit derartiger Katalysatoren nach und ein Teil der Ausgangsstoffe geht in unerwünschte Nebenprodukte über, die zu einer Verrußung des Katalysators führen.
  • Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile bei der Herstellung von Styrol und seinen Homologen mit Hilfe von Zinkoxyd vermeiden kann, wenn man solche Katalysatoren verwendet, die in üblerwiegendem Maße aus Zinkoxyd bestehen und geringe Mengen von nichtflüchtigen Alkali-oder Erdalkalisalzen anorganischer Säuren enthalten. Zweckmäßig enthalten die Katalysatoren außerdem noch eine geringe Menge eines Alkali- oder Erdalkalioxyds oder hydroxyd. Geeignete Alkali-undi Erdalkalisalze sind beispielsweise die Chromate, Phosphate, Sulfate, Fluoride, Borate oder Silikate oder auch die entsprechenden Salze von Heteropolysäuren, z. b. Kaliumphosphorwolframat, Kaliumsilicowolframat, Kalium-, Barium- oder Magnesiumsilicofluorid, oder Gemische dieser Saize. Auch die Salze von Metallen abgeleiteter Säuren, z. B. antimonate, Vanadate, Wolframate, Uranate, Manganate, Stannate, Aluminate oder Zinkate, sind geeignet, Am wirksamsten sind im allgemeinen dis Kaliumsalze, aber auch die des Natriums und Caleiums ind geeignet, Auch unter den Alkali- und Erdalkalioxyden und -hydroxyden, die gegebenenfalls dem Zinkoxyd noch zugesetzt sein können, sind das Kaliumhydroxyd und das Magnesiumoxyd am wirksamsten. Weniger, aber noch immer gut geeignet ist beispielsweise Natriumhydroxyd, Calciumoxyd und Bariumcxyd, Es ist für die Wirksamkeit des Katalysators nicht entscheidend, ob diese allkalisch reagierenden Stoffe mit dem Zinkoxyd gemischt oder, wie z. B. im Xatrium- oder Kaliumzinkat, chemisch gebunden sind.
  • Die Menge dieser dem Zinkoxyd zugemischten Alkali- und Erdalkalkisalze und Oxyde oder Hydroxyde beträgt zweckmäßig zwischen etwa 0,5 und 15%, doch sind auch Katalysatoren mit kleineren oder größeren Zusätzen noch aktiv, Außer diesen Zusätzen können die Katalysatoren auch noch geringe Mengen anderer dehydrierend wirkender Stoffe enthalten, z. B. schwer reduzierbare Metalloxyde, wie aluminiumoxyd oder Chromoxyd, oder deren Salze, Diese Oxyde können auch in form von Salzen mit dem Zinkoxyd, z. B. als Zinkchromat oder -chromit, vorliegen, Die Menge aller Zusätze zusammen beträgt zweckmäßig nicht über 35%, da sonst die dehydrierende wirkung des Zinkoxyds zu stark beeinträchtigt werden kann.
  • Die Herstellung der Katalysatoren kann lieispielsweise in folgender Weise vorgenommen werden: Zinkoxyd oder Gemische von Zinkoxyd mit Erdalkalioxyd und Aluminiumhydroxyd teigt man mit der wäßrigen Lösung oder Aufschlämmung der als Aktivatoren dienenden Salze und gewünschtenfalls Hydroxyde an, formt die gut gemischte Paste zu Pillen oder Strängen und trocknet diese bei erhöhter Temperatur. Man kann auch dem Oxydgemisch die Lösung oder Aufschlämmung der freien Säuren oder Säureanhydride zufügen, so daß sich erst während der Verarbeitung die entsprechenden Salze bilden.
  • Auth durch Aufsprühen der wäßrigan Alstivatorlösungen auf die bereits verformten Oxyde erhält man sehr wirksame Katalysatoren, Die iii dieser \\eise hergestellten Katalysatoren besitzen eine hohe Aktivität und eine lange Lebensdauer, Die jeweils günstigste Dehydrierungstemperatur hängt von der Zusamnlensetzung des Katalysators und vom Ausgangsstoff ab; im allgemeinen liegt sie tiefer als bei Zinkoxydkatalysatoren, die keine Alkalisalze enthalten. Dehydriert man beispielsweise Äthylbenzol in Gegenwart von Zinkoxyd, so liegt die günstigste Temperatur bei 600 : nach und nach steigt sie auf 650 . alkalisalze enthaltendes Zinkoxyd hat unter sonst gleichen Bedingungen bei 570 bis 590 seine beste Wirksamkeit ; diese bleibt auch lange ohne oder bei nur geringer Temperatursteigerung konstant. Während sich bei der Verwendung von Zinkoxyd allein mit fortschreitender Benutzung niedrigmolekulare. durch Spaltung der Kohlenstoffkette gebildete Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxyd, ölige und teerige Erzeugnisse und schließlich auch Ruß bilden, bleibt die Menge derartiger Nobenprodukte bei der Aktivierung mit Alkalisalzen und gegebenenfalls Alkali- und Erdalkalioxyden oder -hydroxyden lange Zeit sehr gering. durch Aktivierung des Zinkoxyds mit anderen Zusatzstoffen, z. B, Aluminiumoxyd oder Calciumoxyd, läßt sich diese Wirkung nicht erreichen.
  • Das Verfahren kann bei gewöhnlichem. erhöhtem, zweckmäßig jedoch vermindertem Druck ausgeführt werden, Man arbeitet in Gegenwart eines Verdünnungsgases oder -dampfes, Am besten geeignet ist Wasserdampf, es lassen sich indessen auch andere Stoffe, z. b. Kohlendioxyd oder Stickstoff, der auch geringe Mengen von Sauerstoff enthaiten kann. verwenden. Als Ausgangsstoffe seien neitn Äthylbenzol heisp-ielsweise Diäthylbenzol und Isopropylbenzol genannt, Beispiel l (oo g eines Gemisches aus gleichen Gewichtsteilen Äthylbenzol und Wasser werden bei 590 stündlich über 1 Liter eines Katalysators geleitet, der durch Verkneten von 100 Gewichtsteilen Zinkoxyd mit einer Lösung von 3 Teilen Kaliumchromat iI1 50 Teilen Wasser, Verformen der Paste zu Pillen von 3 mm Durchmesser und achtstündiges Trocknen bei 60 ilis 702 hergestellt rvurde.
  • Das Athylbenzol wird zu etwa 40% umgesetzt, Das Umsetzungsgemisch wird so weit abgekühlt, daß das gebildete Styrol mit dem unveränderten Äthylbenzol und geringen Mengen von entstandenem Benzol und Toluol niedergeschlagen werden, während das von Benzolkohlenwaserstoffen befreite Abgas abzieht, Das verflüssigte Reaktionsgemisch wird durch kontinuierliche fraktionicrte Destillation unter vermindertem Druck quantitativ in Styrol und Äthylbenzol zerlegt. Die Ausheute, berechnet auf umgesetztes Äthylbenzol, beträgt über 95 0/o, Im Abgas sind neben Wasserstoff nur ganz geringe Mengen von Methan und Kohlendioxyd enthalten.
  • Das nicht umgesetzte Äthylbenzol wird nach dem Abdestillieren aus dem Raktionsgemisch in kontinnierl ich er Weise erneut über den Katalysator geleitet, Der Katalysator behält wochenlang seine Aktivität; z. B, ist nach vierwöchiger Laufzeit die Ausbeute erst auf 90% abgesunken.
  • Beispiel 2 Über 1 1 eines Katalysators, der aus Zinkoxyd und 2 0/o Kaliunsulfat in der im Beispiel I angegebenen Weise hergestellt wurde, leitet man stündlich bei 590 bis 610° 800 g eines aus gleichen Teilen Äthylbenzol und Wasserdampf bestehenden Gemisches. 35 0/o des eingesetzten Äthylbenzols werden so in Styrol umgewandelt. Die Bildung von Nebenprodukten ist sehr gering und die Ausbeute an Styrol auch noch nach 2 Monaten ausgezeichnet.
  • Beispiel 3 Über 1 1 eines Katalysators, der durch Verkneten von 94 Gewichtsteilen Zinkoxyd mit 3 Teilen sek, Kaliumphosphat und 3 Teilen Kaliumbydroxyd in 50 Teilen Wasser und Weiterverarbeiten der Paste gemäß Beispiel I hergestellt wurde, leitet man stündlich I000 g eines aus I Gewichtsteil Äthylbenzol und 1,5 Teilen Wasserdampf bestehenden Gemisches, Bei 580 bis 590° werden so etwa 40% des eingesetzten Äthylbenzols in Styrol übergeführt. Die Ausbeute an Styrol, bezogen auf umgesetztes Äthylbenzol, beträgt über 95%; die bildung von Nebenprodukten ist dementsprechend gering. Auch nachdem der Katalysator 3 Monate in Benutzung wahr, ist die Ausbeute an Styrol praktisch noch die gleiche.
  • Ein ebenso gutes Ergebnis erhält man mit einem aus 94% Zinkoxyd, 30/0 Kaliumfluorid und 3% Kaliumhydroxyd bestchenden Katalysator bei einer Umsetzungstemperatur von 570 bis 580°, Beispiel 4 Ober 1 1 eines Katalysators der in Beispiel 3 beschriebenen Art, zu dessen Herstellung aber statt Kaliumphosphat Kaliumantiomoniat verwendet wurde, leitet man stündlich bei 580° 800 g eines Gemisches aus gleichen Gewichtsteilen von Äthylbenzol und Wasserdampf. Bei 40%igem Umsatz des Äthylbenzols erhält man bei 10 Wochen Betriebsdauer Styrol in über 90%iger Ausbeute, bezogen auf umgesetztes Äthylbenzol, An Stelle des Kaliumantimoniats kann man auch Kaliumvanadat, Kaliumwolframat oder Kaliumstannat verwenden.
  • Beispiel 5 Über I 1 eines Katalysators. der durch Verkneten von 85 Gewichtsteilen Zinkoxyd, 5 Teilen Calciumoxyd und 3 Teilen Aluminiumoxyd mit einer Lösung von 3 Teilen Kaliumchromat, 2 Teilen Kaliumsulfat und 2 Teilen Kaliumhydroxyd in 50 Teilen Wasser, Verformen der Paste zu Pillen von 4 mm Durchmesser, fünfstündiges Trocknen bei 110° und fünfstündiges Erhitzen auf 4500 hergestellt wurde, leitet man stündlich 600 g eines Gemisches aus I Gewichtsteil Äthylbenzol und 1,3 Teilen Wasserdampf. 400/0 des Äthylbenzols gehen so in Styrol über.
  • Die Aktivität des Katalysators läßt selbst im Lauf von g Ätonaten nur so wenig nach, daß man die Anfangstemperatur von 580° langsam nur auf wenig über 600° steigern muß.
  • Die Menge der Nebenprodukte hält sich während der ganzen Zeit in so niederen Grenzen, daß die Styrolausbeute, bezogen auf umgesetztes Äthylhenzol, während der ganzen Zeit bei durchschnittlich 92% liegt.
  • Enthält der Katalysator neben Zink-, Calcium- und Aluminiumoxyd nur 3% Kaliumchromat als Aktivator, so ist die Leistungsfähigkeit nur wenig geringer. An Stelle von Äthylbenzol kann man mit diesen Katalysatoren auch Diäthylbenzol dehydrieren, wobei in guter Ausbeute Divinylbenzol entsteht.
  • Beispiel 6 Über I 1 eines Katalysators, der durch Verkneten eines Gemisches aus 76 Gewichtsteilen Zinkoxyd, 5 Teilen Calciumoxyd, 5 Teilen Magnesiumoxyd und S Teilen Aluminiumoxyd mit einer wäßrigen Lösung von je 3 Teilen Kaliumchromat und Kaliumsulfat, Verformen der Paste in einer Presse zu 4 bis 8 mm dicken und 10 bis 20 mm langen Strängen, einstündiges Trocknen bei 110° und fünfstündiges Erhitzen auf 4800 im Luftstrom hergestellt wurde, leitet man stündlich 500 g eines Athylbenzol-Wasserdampf-Gemisches vom Gewichtsverhältnis 1 1,3 bei 5600. 500/0 des eingesetzten Äthylbenzols werden bei einmaligem Durchgang in Styrol übergeführt. Die Ausbeute ist ausgezeichnet und die Bildung von Nebenprodukten sehr ge ring. Der Katalysator besitzt nach über 6 Monaten noch seine hohe Aktivität.
  • Beispiel 7 Über 1 l eines Katalysators, der durch Verkneten von 90 Gewichsteilen Zinkoxyd und 5 Teilen Aluminiumoxyd mit einer wäßrigen Aufschlämmung von je 2,5 Teilen Calciumchromat und Calciumsulfat. Verformen der Paste. zu Pillen von 3 mm Durchmesser und zehnstündiges Trocknen bei 100° hergestellt wurde. leitet man stündlich 500 g eines Gemisches aus I Teil Äthylbenzolo und I.3 Teilen Wasserdampf. Bei 6002 werden 35 bis 40% des Äthylbenzols in über 90%iger Ausbeute in Styrol übergeführt. Die Wirksamkeit des Katalysators ist nach 2 Monaten praktisch unverändert.
  • Beispiel S Uber 1 1 eines Katalysators. der durch Verkneten von Zinkoxyd mit 10 Gewichtsprozent Bariumfluorid in wäßriger Rufschlämmung. Verformung der zähen Paste zu Pillen von 4 mm Durchmesser und fünfstündiges Trocknen bei 90° hergestellt wurde, leitet man bei 610 bis 620° 400 g eines Gemisches aus 1 Gewichtsteil Äthylbenzol und 1. Teilen Wasserdampf. Das Äthylbenzol wird zu etwa 350/0 umgesetzt. Die Wirksamkeit des Katalysators ist nach mehrtägigem Betrieb unverändert.
  • PATENTANSPRCCHE : 1. Verfahren zur Herstellung voll Styrol und seinen Homologen durch Dehydrieren von alkylierten Benzolen in der Gasphase bei erhöhter Temperatur. in Anwesenheit von Verdünnungsgasen oder -därnpfen. unter Verwendung Zinkoxyd enthaltender Katalysatoren. dadurch gekennzeichnet, daß man Katalysatoren verwendet. die zum überwiegenden Teil aus Zinkoxyd bestehen und geringe Mengen nichtflüchtiger Alkali- ender Erdalkalisalze anorganischer Säuren sowie gewünschtenfalls Alkali- oder Erdalkalioxvde oder -hvdroxyde enthalten.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Katalysatoren verwendet werden, die neben überwiegenden Mengen Zinkoxyd und geringeren Mengen von Alkali- oder Erdalkalisalzen und -oxyden andere dehydrierend wirkende Metalloxvde, insbesondere Aluminiumoxyd oder Chromoxid. enthalten.
DEJ72179D 1942-05-05 1942-05-05 Verfahren zur Herstellung von Styrol und seinen Homologen Expired DE767225C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1059437B (de) * 1954-11-12 1959-06-18 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen
EP0853075A1 (de) * 1997-01-08 1998-07-15 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Methode zur Wiedergewinnung und Gebrauch von Wärme durch Anwendung chemischer Energie bei der Synthese und Spaltung von Methylformiat

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