DE969563C - Verfahren zur Herstellung von Cyclopenten aus Dicyclopentadien - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Cyclopenten aus Dicyclopentadien

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DE969563C
DE969563C DER12002A DER0012002A DE969563C DE 969563 C DE969563 C DE 969563C DE R12002 A DER12002 A DE R12002A DE R0012002 A DER0012002 A DE R0012002A DE 969563 C DE969563 C DE 969563C
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DE
Germany
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dicyclopentadiene
hydrogenation
cyclopentene
monocyclopentadiene
hydrogen
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DER12002A
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English (en)
Inventor
Dr Helmut Kolling
Dr Heinz Noeske
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Ruhrchemie AG
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Ruhrchemie AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C13/00Cyclic hydrocarbons containing rings other than, or in addition to, six-membered aromatic rings
    • C07C13/02Monocyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof
    • C07C13/08Monocyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof with a five-membered ring
    • C07C13/12Monocyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof with a five-membered ring with a cyclopentene ring

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Cyclopenten aus Dicyclopentadien Cyclopenten hat man bisher in den meisten Fällen aus Cyclopentan hergestellt. Dieses wurde auf katalytische Weise oder durch Halogenanlagerung und Halogenwasserstoffabspaltung in Cyclopenten übergeführt. Derartige Verfahren halben den Nachteil, daß das als Ausgangsmaterial erforderliche Cyclopentan nur schwer in reiner Form zugänglich ist.
  • Es wurde bereits vorgeschlagen, Cyclopenten aus dem leichter zugänglichen Dicyclopentadien zu gewinnen (z. B. USA.-Patentschrift 2 360 555 und deutsche Patentschrift 857 493). Bei diesem Verfahren wird das Dicyclopentadien durch Wärmebehandlung zunächst 4n Monocyclopentadien übergeführt, das dann durch eine selektive Druckhydrierung in Cyclopenten umgewandelt wird. Wegen der außerordentlich leichten, schon bei Zimmertemperatur stattfindenden Dlimerisierung von Monocyclopentadien sind die Cyclopentenausibeuten bei der Druckhydrierung von Dicyclopentadien ver- hältnismäßig gering. Erhebliche Anteile des Monocyclopentadiens verwandeln sich in Dicyclopentadien zurück. Es wurde versucht, diesen Nachteil dadurch abzuschwächen, daß man die Hydrierung des Monocyclopentadiens bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen, z. B. unterhalb von I00°, und mit unzureichenden Wasserstoffmlengenldu!rchfühlr.tle.
  • Hierbei wurden beispielsweise 65 bis So 0/o der theoretisch erforderlichen Wasserstoffmenge zur Hydrierung benutzt. Die erzielbaren Ausbeuten sind hierbei jedoch nicht wesentlich besser als bei der Dehydrierung von Cyclopentan. Infolge der zu geringen Wasslerstoffmenge und der tiefen Hydriertemperaturen müssen die Reaktionszeiten so weit verlängert werden, daß ein Ansteigen der unerwünschten Dimerisierung unvermeidlich ist. Infolge der unzureichenden Wasserstoffmenge kann auch ein Ioo°/iger Umsatz bei dieser Arbeitsweise an sich nicht erwartet werden.
  • Es wurde gefunden, daß man Cyclopenten in. guter Ausbeute aus Dicyclopentadien herstellen kann, wenn man das Dicyclopentadien durch Verdampfung und bzw; oder katalybi!sche Behandlung in gasförmiges Monocyclopentadien überführt und dieses ohne zwischengeschaltete Kondensation bei normalem Druck in Mischung mit annähernd der tlheoretisch erforderlichen Wasserstoffmenge kontinuierlich über fest angeordnete Hydrierungskatalysatoren, beispielsweise über Nickel oder Kobalt enthaltende Katalysatoren, leitet. Infolge des gasförmigen Zustandes bei der unter normalem Druck durchgeführten Hydnierung ist dieGefahr einer Dimerisierung des Monocvdopentadiens so gering, daß selbst bei hohen Reaktionstemperaturen von beispielsweise I00 bis I500 praktisch keine Bildung von Dicyclopentadien eintritt. Wegen der hohen Hydrierungstemperaturen genügen verhältnismäßig kurze Reaktionszeiten, um einen praktisch vollständigen Umsatz des Monocyclopentadiens zum Cyclopenten zu gewährleisten.
  • Die für das erfindungsgemäße Verfahren erforderliche Vorrichtung ist verhältnilsmäßig einfach, da kleineReaktionsräume genügen, die nicht einmal druckfest zu sein brauchen.
  • Als Hvdrierungskatalysatoren sind die üblichen, zur Wasserstoffanlagerung -geeigneten Katalysatoren brauchbar. Man arbeitet vorzugsweise mit nickel- oder kobalthaltigen Katalysatoren, die eine genügende Festigkeit besitzen.
  • Die Herstellung des als Ausgangsmaterial erforderlichen gasförmigen Monocyclopentadiens aus - Dicyclopentadien kann in an sich bekannter Weise durch eine Wärmebehandlung in Gegenwart von Katalysatoren, beispielsweise unter Verwendung von Eisenspänen, erfolgen. Das gewonnene Monocyclopentadien wird sodann in Mischung mit dem erforderlichen Wasserstoff verdampft und über Hydrierungskatalysatoren geleitet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man die Wärmebehandlung des Dicydopentadiens in einer Destillationsvorrichtung vornimmt, die aus einer Destillationskolonne mit Kühler besteht. Die Arbeitstemperatur des Kühlers wird hierbei derart eingestellt, daß das Dicyclopentadien zurückfließt und nur Afonocyclopentadien gasförmig entweicht.
  • Ein derartiges Verfahren hat den Nachteil, daß infolge der langen Aufenthaltszeit des Oicyclopentadiens im Destillationsgefäß nicht unerhebliche Anteile des Dicyclopentadiens zu höhersiedenden Produkten polymerisieren. Im allgemeinen gehen auf diese Weise ungefähr 30 bis 40ovo des eingesetzten Dicyclcpentadiens Ær die Herstellung von Monocyclopentadien verloren.
  • Eine wesentliche Verbesserung der Monocyclopentadienausbeute gelingt erfindungsgemäß, wenn man auf 150 bis 2000 vorgewärmtes Dicyclopentadien über eine auf gleicher Temperatur gehaltene Schicht von Eisenspänen oder eisernen Füllkörpern herabrieseln läßt. Am Kopf der aus Eisenspänen bestehenden Säule oder der mit eisernen Füllkörpern versehenen Kolonne wird eine Fraktionierkolonne mit aufgesetztem Kühler angebracht. Hier wird das gasförmige Monocyclopentadien praktisch quantitativ von mitgeflssenen DicyclopeNtadlilenanteilen getrennt. Am Boden des mit eisernen Füllkörpern versehenen Reaktionsraumes findet man geringe Mengen an polymerisiertem Dicyclopentadien. Die Ausbeute an Monocydo pentadien beläuft sich bei dieser Arbeitsweise jedoch auf mehr als 95 O/o. Nachteilig ist die gelegentliche Verlegung der eisernen Füllkörper oder der Eisenspäne mit harzartigen Nebenprodukten, was zu unerwünschten Betriebsunterbrechungen führen kann.
  • Diese Nachteile lassen sich vermeiden, wenn man Dicyclopentadien, vorzugsweise vorgewärmtes Dicyclopentadien, durch eine ausreichend hohe Schicht von auf 100 bis 2000, zweckmäßig auf r3obis I600, erhitzten Kohlenwasserstoffen leitet. Die verwendetlen Kohlenwasserstoffe dürfen bei den verwendeten Temperaturen noch nicht verdampfen. Oberhalb der erhitzten Kohlenwasserstoffschicht wird das gasförmige Monocyclopentadien in einer aufgesetzten, mit Kühler versehenen Fraktionierkolonne vom mitgerissenen Dicyclopentadien getrennt.
  • Die Beheizung der zur Bildung von Monocyclopentadien verwendeten Koblenwasserstoffschicht oder Kohlenwasserstoffsäule' kann in beliebiger Weise erfolgen. Besonders vorteilhaft ist eine Beheizung durch eine »Thermosyphon«-Vorrichtung, wobei der erhitzte Kdhlenwasserstoff innerhalb der » Thermosyphon «-Vorrichtung kontinuierlich umläuft. Als Kchlenwasserstoff verwendet man zweckmäßig gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, deren Siedepunkt ungefähr 500 höher liegt als der Siedepunkt des Dicyclopentadiens. Ein besonderer Vorteil dieser Arbeitsweise besteht darin, daß ohne Katalysator gearbeitet werden kann. Die Ausbeuten an Monocyclopentadien belaufen sich auf über 950/o; meist wird sogar eine praktisdh Ioo°/oige Ausbeute erreicht. Eine Abscheidung von harzartigen Polymerisationsprodukten tritt nicht ein.
  • Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das als Ausgangsmaterial zur Hydrierung erforderliche Monocyolopentadien durch Spaltung in einer er- hitzten Kohlenwasserstoffsäule gewonnen wird, dann erhält man Cyclopentenausbeuten, die, bezogen auf das eingesetzte Dicyclopentadien, ungefähr 90% betragen.
  • Weitere Einzelheiten sind aus den nachfolgenden Beispielen ersichtlich.
  • Beispiel I In ein senkrecht stehendes Glasrohr von 23 mm lichter Weite, das mit einer Heizvorrichtung versehen war, wurden I50 cm3 eines Nickel enthaltenden Hydrierungskatalysators eingefüllt. Dieser Katalysator bestand aus 100 Gewichtsteilen Nickel, Io Gewichtsteilen Magnesiumoxyd und 50 Gewichtsteilen Kieselgur. Darauf wurde das Glasrohr und sein Inhalt auf I20° erhitzt.
  • In einem vorgeschalteten Verdampfer wurden stündlich 40 cm3 flüssiges, frisch zubereitetes Cyclopentadien eingetropft und verdampft. Der Dampf wurde zusammen mit 10,5 Normalliter Wasserstoff durch das erhitzte Hydrierungsrohr geschickt. Das den Katalysator verlassende Produkt wurde in einem Kühler abgeküMt, in einer Vorlage aufgefangen und zur Dimerisation des nichtumgesetzten Cyclop entadiens einer Wärmebehandlung unterworfen. Durch Destillation wurde in go°/iger Ausbeute, berechnet auf das verwendete Cyclopentadien, ein 960/oiges Cyclopenten erhalten.
  • Zum Vergleich hiermit wurde eine Hydrierung im Druckgefäß durchgeführt. Zu diesem Zweck hydriert man I,6 kg frisch zubereitetes Cyclopsentadien in Gegenwart von 50g eines Nickel enthaltenden Hydrierungskatalysators im Druckgefäß bei 800 und Ion kg je qcm so lange bis 8o 0/o der zur Hydrierung einer Doppelbindung erforderlichen Wasserstoffmenge aufgenommen waren. Die vorgesehene Wasserstoffaufnahme war innerhalb von 80 Minuten beendet.
  • Nach der Dimerisation des nichtumgesetzten Cyclopentadiens wurde durch Destillation in 35°/oiger Ausbeute ein 94%iges Cyclopenten erhalten.
  • Es zeigt sich also, daß die erfindungsgemäße Hydrierung bei Normaldruck mit zureichender Wasserstoffmenge eine fast dreimal so hohe Cyclopentenausbeute liefert wie eine Druckhydrierung.
  • Beispiel 2 Aus einer Destillationsvorrichtung, die mit aufgesetztem und auf 500 gehaltenem Kühler versehen war, wurden stündlich I6 Normalliter verdampftes Cyclopentadien in einen mit I60 cm3 Nickelkatalysator der in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung gefüllten Hydrierungsofen überdestilliert.
  • Im Gefäß der Destillationsvorrichtung befand sich Dicyclopentadien, dem Eisenspäne zugesetzt waren.
  • Die Hydrierungsvorric!htung bestand aus einem heizbaren Rohr von 23 mm lichter Weite, das auf I00° . gehalten wurde. Zusammen mit dem verdampften Cyclopentadien wurden stündlich 15,5 Normalliter Wasserstoff über den Katalysator geleitet. Das entstehende Reaktionsprodukt wurde in einem Kühler kondensiert und in einer Vorlage aufgefangen. Nach der Dimerisation des nichtumgesetzten Cyclopentadiens durch Wärmebehandlung konnten mit Hilfe einer Destillation 65 °/o des als Ausgangsmaterial eingesetzten Dicyclopentadiens als 950/oiges Cyclopenten erhalten werden.
  • Beispiel 3 In halber Höhe eines 60 cm langen, senkrecht stehenden und mit Eisenspänen gefüllten Rohres von 23 mm lichter Weite, das an seinem unteren Ende eine Vorlage besaß, wurden stündLich 30 cm8 auf I500 vorgewärmtes Dicyclopentadien eingeführt. Durch eine H,eizvorrichtung wurde das Reaktionsrohr auf I750 gehalten. Mit dem Reaktionsrohr war eine mit Füllkörpern versehene Kolonne und ein aufgesetzter Kühler verbunden, der auf 480 gehalten wurde. Die aus der Destillationskolonne austretenden Dämpfe wurden in Mischung mit 7,7 Normalliter Wasserstoff durch einen senkrecht stehenden Hydrierungsofen geleitet, der I00 cm3 eines Nickel enthaltenden Hydrierungskatalysators der in Beispiel I angegebenen Zusammensetzung enthielt und auf I200 erhitzt wurde.
  • Das aus dem Ofen austretende Reaktionsprodukt durchströmte einen Kühler und wurde danach in einer Vorlage aufgefangen. Nach der Dlimesrisierung des nichtumgesetzten Cyclopentadiens durch Wärmehehandlung konnte man durch Destillation 85 °/o des eingesetzten Dicyclopentadienls als 960/oiges Cyclopenten erhalten.
  • Beispiel 4 Die Aufspaltung des Dicyclopentadiens wurde in der aus dem Beispiel 3 ersichtlichen Weise durchgeführt. Zur Hydrierung verwendete man einen Kohaltkatalysator, wie er von Fischer zur katalytischen Kohlenoxydhydrierung verwendet wurde und der I00 Gewichtsteile Kobalt, 8 Gewichtsteile Magnesiumoxyd, 5 Gewichtsteile Thoriumoxyd und 200 Gewichtsteile Kieselgur enthält, Die Hydrierungstemperatur wurde dabei auf I600 gehalten.
  • Nach der aus den - vorhergehenden Beispielen ersichtlichen Aufarbeitung konnten 84 °/9 des eingesetzten Dicyclopentadiens in Form von 96%igem Cyclopenten gewonnen werden.
  • Beispiel 5 Es wurde eine Vorrichtung benutzt, die im wesentlichen aus einem 100 cm hohen Rohr von 8o mm lichter Weite bestand. Das Rohr war mit einem Gemisch aus 3 Raumteilen Tetradekan und I Raumteil Dicyclopentadien gefüllt. Durch eine »Thermosyphon « -Vorrichtung wurde dieses Gemisch auf I600 erhitzt. Hierbei destillierte das Cyclopentadien ab. Stündlich wurden 80 cm³ Dicyclopentadien frisch in den »Thermosyphon«-Umlauf eingeführt.
  • Zur Trennung des Cyclopentadiens vom mitgerissenen Dicyclopentadien wurde das aus der »Thermosyphon«-Umlaufvorrichtung austretende Dampfgemilsch in eine mit aufgesetztem Kühler versehene Kolonne geleitet. Der Kühler wurde hierbei auf 480 gehalten. Auf diese Weise erreichte man, daß aus der Kolonne nur Cyclopentadiendämpfe entwichen, die einem Hydrierungsofen zugeleitet wurden, der 280 cm3 eines Nickel-Hydrierungskatalysators der in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung enthielt. Die Hydrierungstemperatur wurde auf 110° gehalten. Während der Hydrierung wurde ein Wasserstoffstrom von stündlich 2I Normalliter durch den Hydrierungsofen geleitet. Die den Hytlrierungsofen verlassenden gasförmigen Produkte wurden kondensiert. Das nichtumgesetzte Cyclopentadien wurde durch Wärmebehandlung dfmerisiert und durch Destillation aufgearbeitet. Vom eingesetzten Dicyclopentadien konnten go°/o in Form von 88/oigem Cyclopenten erhalten werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Cyclopenten aus Dicyclopen;tadien durch katalytische Hydrierung in Gegenwart von Nickel- und Kobaltkatalysatoren, wobei das Dicyclopentadien zunächst durch eine Wärmebehandlung in Monocyclopen;tadien; übergeführt wird, dadurch gekennz,eichnet, daß man durch Depolymerisation frisch hergestelltes gasförmiges Monocyclopentadien ohne zwischengeschaltete Kondensation bei normalem Druck in Mischung mit annähernd der theoretisch erforderlichen Wasserstoffmenge kontinuierlich über fest angeordnete Hydrierungskatalysatoren, beispielsweise über Nickel oder Kobalt enthaltende Katalysatoren, leitet. ~~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 490 866.
DER12002A 1953-06-30 1953-06-30 Verfahren zur Herstellung von Cyclopenten aus Dicyclopentadien Expired DE969563C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2127625A1 (de) * 1970-06-05 1971-12-09

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2490866A (en) * 1947-12-03 1949-12-13 Pittsburgh Plate Glass Co Preparation of cyclopentadiene from dicyclopentadiene

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