WO2014060462A2

WO2014060462A2 - Kohlenwasserstoffkonversionsverfahren in gegenwart einer sauren ionischen flüssigkeit mit vorgeschalteter hydrierung

Info

Publication number: WO2014060462A2
Application number: PCT/EP2013/071604
Authority: WO
Inventors: Roman Prochazka; Martin Bock; Steffen Tschirschwitz; Gauthier Luc Maurice Averlant; Joni JONI; Markus Schmitt; Katharina SPUHL; Jochen BÜRKLE; Alois Kindler; Daniela Malkowsky; Stefan Bitterlich; Michael HÜBNER
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-04-24
Also published as: CN104755447A; EP2909156A2; WO2014060462A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kohlenwasserstoffkonversion in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit. Die Kohlenwasserstoffkonversion ist vorzugsweise eine Isomerisierung, insbesondere eine Isomerisierung von Methylcyclopentan (MCP) zu Cyclohexan. Vor der Kohlenwasserstoffkonversion wird eine Hydrierung durchgeführt, vorzugsweise wird Benzol zu Cyclohexan hydriert. Das bei der Hydrierung und/oder Isomerisierung anfallende Cyclohexan wird vorzugsweise aus dem Verfahren isoliert. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nach der Hydrierung und vor der Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere vor der Isomerisierung, Leichtsieder, insbesondere C₅-C₆-Alkane wie Cyclopentan oder iso-Hexane, aus dem zur Kohlenwasserstoffkonversion verwendeten Kohlenwasserstoffgemisch destillativ abgetrennt.

Description

Kohlenwasserstoffkonversionsverfahren in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit mit vorgeschalteter Hydrierung

Beschreibung

Ionische Flüssigkeiten können bei diversen Kohlenwasserstoffkonversionsprozessen eingesetzt werden, insbesondere eignen sie sich als Katalysatoren für die Isomerisierung von Kohlenwasserstoffen. Eine entsprechende Verwendung einer ionischen Flüssigkeit ist beispielsweise in WO 201 1/069929 offenbart, wo eine spezielle Auswahl von ionischen Flüssigkeiten in Gegenwart eines Olefins zur Isomerisierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen eingesetzt wird, insbesondere zur Isomerisierung von Methylcyclopentan (MCP) zu Cyclohexan. Ein sinngemäßes Verfahren ist in WO 201 1/069957 beschrieben, allerdings erfolgt dort die Isomerisierung nicht in Gegenwart eines Olefins, sondern mit einer Kupfer (I I)- Verbindung.

US-A 2003/0109767 offenbart ein Verfahren zur Isomerisierung von C₅-C₈-Paraffinkohlenwasserstoffen (Paraffinen) in Gegenwart einer ionischen Flüssigkeit als Katalysator. Die ionische Flüssigkeit umfasst als Kationen stickstoffhaltige Heterocyclen oder stickstoffhaltige Aliphate, die entsprechenden Anionen sind von Metallhalogeniden abgeleitet. Bei den zu isomerisierenden Paraffinen handelt es sich um lineare Alkane wie n-Hexan oder n-Octan sowie monosubstituierte Alkane wie 3-Methylhexan bzw. Mischungen davon. Durch das in US-A 2003/0109767 beschriebene Verfahren sollen Paraffine mit einem höheren Verzweigungsgrad hergestellt werden. Im Gegensatz dazu hat beispielsweise Cyclohexan gegenüber MCP einen geringeren Verzweigungsgrad. Weiterhin sind in US-A 2003/0109767 keine Angaben dahingehend enthalten, dass im Ausgangsgemisch etwaig enthaltene Aromaten vor der Isomerisierung hydriert werden. In dem in EP-A 1 403 236 beschriebenen Isomerisierungsverfahren soll ebenfalls ein höherer Verzweigungsgrad in den in Gegenwart einer ionischer Flüssigkeit zu isomerisierenden Paraffinen (Kohlenwasserstoffen) erhalten werden. Das Isomerisierungsverfahren wird zudem in Gegenwart von zyklischen Kohlenwasserstoffen als Additiven und in einem Reaktionsmedium durchgeführt, wobei die zyklischen Kohlenwasserstoffe ein tertiäres Kohlenstoffatom als Struktureinheit enthalten bzw. durch das Reaktionsmedium in eine entsprechende Verbindung mit einer solchen Struktureinheit überführt werden. Vorzugsweise werden Methylcyclohexan oder Dimethylcyclopentan als solche zyklischen Kohlenwasserstoff- additive eingesetzt. Als zu isomerisierende Paraffine werden lineare Alkane wie n-Butan oder n-Octan sowie monomethylsubstituierte Alkane wie 2-Methylhexan eingesetzt. Die ionischen Flüssigkeiten basieren vorzugsweise auf stickstoffhaltigen Heterocyclen oder stickstoffhaltigen Aliphaten als Kationen sowie auf anorganischen Anionen wie Aluminiumhalogeniden. In EP-A 1 403 236 sind ebenfalls keine Angaben enthalten, dass im Ausgangsgemisch etwaig enthaltene Aromaten vor der Isomerisierung hydriert werden.

US-A 2005/0082201 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Benzin mit einem niedrigen Benzolgehalt, wobei zunächst in einem ersten Verfahrensschritt ein Kohlenwasserstoffgemisch, das Benzol, Olefine und schwefelhaltige Verbindungen wie Thiophene enthält, in eine Destillationskolonne eingespeist wird, aus der über Kopf die leichtsiedenden Verbindungen, über einen Seitenabzug eine benzolhaltige Fraktion und aus dem Kolonnensumpf die Schwersieder abgetrennt werden. In einer zweiten Verfahrensstufe wird die aus dem Seitenabzug gewonnene Fraktion in Gegenwart eines Hydrierkatalysators hydriert, wobei Benzol zu Cyclohexan und die Thiophene in Schwefelwasserstoff überführt werden. Das bei der zweiten Verfahrensstufe anfallende cyclohexanhaltige Gemisch eignet sich zur Herstellung von Benzin mit einem niedrigen Benzolgehalt. Eine Isolierung des darin enthaltenen Cyclohexans oder eine Isomerisierung von MCP zu Cyclohexan sind in US-A 2005/0082201 nicht offenbart.

WO 2010/027987 betrifft ein weiteres Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Benzol in einem kohlenwasserstoffhaltigen Gemisch. In einer ersten Trennstufe wird eine benzolhaltige Fraktion, die Benzol und andere C₆-Kohlenwasserstoffe umfasst, von einer Schwersiederfraktion abgetrennt, die Kohlenstoffe mit sieben und mehr Kohlenstoffatomen umfasst. Die benzolhaltige Fraktion wird anschließend hydriert unter Erhalt einer Kohlenwasserstofffraktion mit einem reduzierten Benzolgehalt. Bei der Hydrierung von Benzol wird Cyclohexan gebildet. Auch in WO 2010/027987 sind keine Hinweise enthalten, dass aus dem bei der Hydrierung erhaltenen Gemisch Cyclohexan isoliert werden kann, vielmehr soll auch dieses Verfahrensprodukt zur Benzinherstellung verwendet werden. Ebenso wenig offenbart dieses Dokument eine Isomerisierung von MCP zu Cyclohexan. US-A 3,31 1 ,667 betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Benzol aus einem Gemisch, das nachfolgend in eine Isomerisierung von MCP zu Cyclohexan eingespeist wird. Bei der Hydrierung wird Benzol in Gegenwart eines geeigneten Katalysators, beispielsweise einem Metallkatalysator auf Kieselgur, mit Wasserstoff zu Cyclohexan hydriert. Die Isomerisierung von MCP zu Cyclohexan wird in Gegenwart von Metallhalogeniden wie säureverstärktem Aluminiumhalid, durchgeführt. In US-A 3,31 1 ,667 ist jedoch nicht beschrieben, dass zur Isomerisierung auch eine saure ionische Flüssigkeit eingesetzt werden kann. Folglich sind in diesem Dokument auch keine Angaben enthalten, dass eine Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere eine Isomerisierung, mit sauren ionischen Flüssigkeiten in Gegenwart von Aromaten, insbesondere von Benzol, problematisch ist.

EP-A 1 995 297 offenbart ein Verfahren sowie eine zugehörige Vorrichtung zur Hydrierung und Decyclisierung von Benzol und der Isomerisierung von C₅-C₆-Paraffinen, die in einem Gemisch enthalten sind, das höchstens 1 Gew.-% Benzol enthält. Zur Hydrierung von Benzol können metallhaltige Katalysatoren verwendet werden, wobei sich als Metall die Elemente der Platingruppe, Zinn oder Kobalt und Molybdän eignen. Zur Isomerisierung des bei der Hydrierung erhaltenen Gemisches, das eine Restmenge an Benzol enthalten kann, werden insbesondere Zeolithe als Katalysator eingesetzt. Bei dem in EP-A 1 995 297 beschriebenen Verfahren werden bei der Isomerisierung die Parameter so eingestellt, dass eine Öffnung der bei der Benzolhydrierung erhaltenen Cyclohexanringe zu Isoalkanen erzielt wird. Bei diesem Verfahren geht es also nicht vordergründig um die Herstellung von Cyclohexan, sondern um die Herstellung von Alkanen mit einem hohen Verzweigungsgrad. Darüber hinaus sind auch in EP-A 1 995 297 keine Angaben enthalten, dass zur Isomerisierung auch eine saure ionische Flüssigkeit eingesetzt werden kann bzw. dass die Abtrennung von Aromaten, insbesondere von Benzol, vor einer Isomerisierung vorteilhaft ist. Ein sinngemäßes Verfahren zu EP-A 1 995 297 wird in EP-A 1 992 673 beschrieben.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines neuen Verfahrens zur Durchführung einer Kohlenwasserstoffkonversion in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Kohlenwasserstoffkonversion umfassend die folgenden Schritte a) Hydrierung eines Kohlenwasserstoffgemisches (KG1 ), enthaltend mindestens einen Aromaten und mindestens einen nichtaromatischen Kohlenwasserstoff, unter Erhalt eines Kohlenwasserstoffgemisches (KG2), das eine gegenüber (KG1 ) reduzierte Menge an mindestens einem Aromaten aufweist, b) Kohlenwasserstoff konversion von mindestens einem nichtaromatischen Kohlenwasserstoff, der in (KG2) enthalten ist, in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise eine Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere eine Isomerisierung, in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit durchgeführt werden, weil die im Kohlenwasserstoffgemischen regelmäßig enthaltenen Aromaten, insbesondere Benzol, durch eine vorgeschaltete Hydrierung vollständig oder zumindest weitgehend abgetrennt werden können. Demzufolge wird die andernfalls eintretende Desaktivierung der zur Kohlenwasserstoffkonversion, vorzugsweise zur Isomerisierung, insbesondere zur Isomerisierung von MCP zu Cyclohexan, eingesetzten sauren ionischen Flüssigkeit durch Aromaten, insbesondere durch Benzol oder andere ungesättigte Verbindungen verringert oder ganz vermieden.

Die Entfernung der Aromaten, insbesondere von Benzol, hat den zusätzlichen Vorteil, dass gegebenenfalls nachfolgend ausgeführte destillative Aufarbeitungsschritte erleichtert werden, weil so die andernfalls auftretende Bildung von Azeotropen von Aromaten wie zum Beispiel Benzol mit gesättigten C₆-C₇-Alkanen vermieden wird.

Dies gilt insbesondere für die unten bzw. in Figur 2 beschriebene Ausführungsform, bei der in einem ersten Schritt MCP und Benzol enthaltendes Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) hydriert und anschließend zwecks Entfernung eines Leichtsiederstroms (LS) in eine Destillationskolonne (D1 ) geführt wird, wobei der nach Abzug des Leichtsiederstroms (LS) verbleibende Strom (KG2-(LS)) in die Isomerisierung geleitet wird, wo eine zumindest teilweise Isomerisierung des MCP zu Cyclohexan erfolgt. Da die Aufgabe von (D1 ) insbesondere darin besteht, leichter als MCP siedende Komponenten wie zum Beispiel Isohexane von MCP abzutrennen, würde diese Trennung erschwert durch die Anwesenheit von Komponenten, die mit dem MCP leichter als dieses siedende Azeotrope bilden, was für das Benzol zutrifft. Somit wird durch die Hydrierung des Benzols vor der Leichtsiederabtrennung mittels der Destillationskolonne (D1 ) die aufgabengemäße Stofftrennung in (D1 ) erleichtert.

Sofern das Zielprodukt des Verfahrens Cyclohexan und die zu hydrierende Verbindung Benzol ist, besteht ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass die Menge des anfallenden Produkts um das bei der Hydrierung des Benzols anfallende Cyclohexan erhöht wird.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Kohlenwasserstoffkonversion in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit mit vorgeschalteter Hydrierung näher definiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt in Schritt a) die Hydrierung eines Kohlenwasserstoffgemisches (KG1 ), enthaltend mindestens einen Aromaten und mindestens einen nichtaromatischen Kohlenwasserstoff, unter Erhalt eines Kohlenwasserstoffgemisches (KG2), das eine gegenüber (KG1 ) reduzierte Menge an mindestens einem Aromaten aufweist. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass in Schritt a) die im Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) enthaltenen Aromaten unter Erhalt der entsprechenden nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise der sich unter Erhalt aller Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen ergebenden vollständig gesättigten Kohlenwasserstoffe, hydriert werden. Sofern im Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) sonstige ungesättigte Verbindungen enthalten sind, beispielsweise Olefine wie Cyclohexen, werden diese in Schritt a) der vorliegenden Erfindung ebenfalls hydriert. Vorzugsweise enthält das Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) als Aromat Benzol und/oder das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) weist eine gegenüber (KG1 ) erhöhte Menge an Cyclohexan auf.

Prinzipiell können im Rahmen der vorliegenden Erfindung beliebige Kohlenwasserstoffe als Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) eingesetzt werden, unter der Voraussetzung, dass i) mindestens einer der eingesetzten Kohlenwasserstoffe ein Aromat ist, der in Schritt a) hydriert wird und ii) mindestens einer der eingesetzten Kohlenwasserstoffe ein nichtaromatischer Kohlenwasserstoff ist, der gemäß (dem nachstehend beschriebenen) Schritt b) in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit einer Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere einer Isomerisierung, unterzogen werden kann. Der Fachmann weiß aufgrund seines allgemeinen Fachwissens, welche Kohlenwasserstoffe hydriert werden können und welche Kohlenwasserstoffe durch saure ionische Flüssigkeiten einer Kohlenwasserstoffkonversion unterzogen werden können, insbesondere welche Kohlenwasserstoffe isomerisierbar sind.

Beispielsweise können Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) aus zwei, drei oder noch mehr Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden, es kann aber auch nur ein Gemisch aus einem einzigen Aromaten, beispielsweise Benzol, und aus einem einzigen nichtaromatischen Kohlenwasserstoff, beispielsweise MCP, eingesetzt werden. Vorzugsweise werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Kohlenwasserstoffgemische (KG1 ) eingesetzt, die außer den beiden vorgenannten Komponenten (hydrierbarer Aromat und konvertierbarer, vorzugsweise isomerisierbarer, nichtaromatischer Kohlenwasserstoff) weitere Komponenten umfasst, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, die nicht hydrierbar sind und auch keiner Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere keiner Isomerisierung, unterzogen werden können. Gegebenenfalls können in solchen Gemischen auch Verbindungen enthalten sein, die selber keine Kohlenwasserstoffe, jedoch mit diesen mischbar sind. Die einzelnen Komponenten des Kohlenwasserstoffgemischs (KG1 ) können in beliebigen Konzentrationen/Verhältnissen untereinander vorliegen. Vorzugsweise enthält das Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) zu mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-% Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, unter der Voraussetzung, dass i) mindestens einer der eingesetzten Kohlenwasserstoffe ein hydrierbarer Aromat und ii) mindestens einer der eingesetzten Kohlenwasserstoffe ein konvertierbarer nichtaromatischer Kohlenwasserstoff ist. Die Kohlenwasserstoffe können ansonsten gesättigt oder ungesättigt und/oder zyklisch, linear oder verzweigt sein. Insbesondere enthält das Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) zwischen 10 Gew.-% und 60 Gew. %, mehr bevorzugt zwischen 20 Gew.-% und 50 Gew.-%, MCP und/oder zwischen 1 Gew. % und 30 Gew.-%, mehr bevorzugt zwischen 4 Gew.-% und 20 Gew.-% Benzol.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) Benzol, Methylcyclopentan (MCP) und mindestens eine weitere Verbindung ausgewählt aus Cyclohexan, Cyclopentan, Olefinen oder nicht-cyclischen C₅-C₈-Alkanen. In dieser Ausführungsform umfassen die weiteren Verbindungen vorzugsweise auch mindestens einen Leichtsieder, ausgewählt aus linearen oder verzweigten C₅-Alkanen, Cyclopentan oder linearen oder verzweigten C₆-Alkanen. Der Begriff „Olefin" umfasst neben linearen, einfach ungesättigten Olefinen wie Penten oder Hexen auch cyclische Olefine, insbesondere Cyclohexen, sowie Diene und cyclische Diene. Weiterhin können in der Gruppe der C₅-C₈-Alkane auch Verbindungen mit einem Normalsiedepunkt > 78 °C, im Folgenden auch „Schwersieder" genannt, enthalten sein.

Besonders bevorzugt enthält das Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) Benzol, Methylcyclopentan (MCP) und mindestens einen weiteren Kohlenwasserstoff, ausgewählt aus Cyclohexan, n-Hexan, iso-Hexanen n-Heptan, iso-Heptanen, Methylcyclohexan oder Dimethylcyclopentanen.

Sofern im Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) auch Schwersieder mit einem Normalsiedepunkt > 78 °C, insbesondere Dimethylpentane (DMP), enthalten sind, werden diese Schwersieder, insbesondere DMP, vorzugsweise vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Schrittes a) aus dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) abgetrennt. Die Schwersiederabtrennung ist vorzugsweise also der Hydrierung vorgeschaltet. Die Schwersiederabtrennung wird in der Regel in einer Destillationsvorrichtung, die vorzugsweise eine Rektifikationskolonne ist, durchgeführt, vorzugsweise aus dem Sumpf der entsprechenden Destillationsvorrichtung. Bevorzugt erfolgt die Abtrennung der Schwersieder mit einem Normalsiedepunkt > 78 °C aus dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) vollständig oder nahezu vollständig (bis zu 2 % bezogen auf die im Ausgangsgemisch enthaltenen Menge aller Schwersieder, insbesondere aller DMP-Isomere). Mit der vorgenannten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auch als Schwersiedevorabtrennung bezeichnet wird, ist ein wichtiger Vorteil verbunden, insbesondere wenn die Schwersieder mit einem Normalsiedepunkt > 78 °C DMP enthalten und wenn bei der Hydrierung und/oder vorzugsweise bei der Kohlenwasserstoffkonversion in Form einer Isomerisierung Cyclohexan hergestellt wird. Dieser ist darin begründet, dass vor dem eigentlichen Cyclohexan- Herstellungsprozess die äußerst aufwändige Trennung, insbesondere Destillation, von DMP aus dem Verfahrensprodukt Cyclohexan umgangen werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei dem DMP um 2,4-Dimethylpentan (2,4-DMP) handelt und dieses im Ausgangsgemisch in einer Konzentrationen > 100 ppm vorliegt, Dadurch wird der energetische und apparative Aufwand bei der Herstellung von reinem bzw. hochreinem Cyclohexan deutlich reduziert. Die Hydrierung des Kohlenwasserstoffgemischs (KG1 ) erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung in einer hierfür geeigneten Vorrichtung (V), die vorzugsweise mindestens einen Hydrierreaktor (HR) umfasst. In der Vorrichtung (V) wird vorzugsweise Benzol zu Cyclohexan hydriert, wobei die Hydrierung vorzugsweise unter Verwendung von Wasserstoff erfolgt. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Hydrierung in flüssiger Phase erfolgt.

Die Hydrierung von mindestens einem Aromaten gemäß Schritt a), vorzugsweise von Benzol zu Cyclohexan, wird in der Regel in Gegenwart eines geeigneten Katalysators durchgeführt. Als Katalysatoren eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann hierfür bekannten Katalysatoren, beispielsweise ein Metallkatalysator auf Kieselgur gemäß US-A 3,31 1 ,667 oder metallhaltige Katalysatoren gemäß EP A 1 995 297, wobei dort als Metall die Elemente der Platingruppe, Zinn oder Kobalt und Molybdän bevorzugt verwendet werden. Vorzugsweise wird die Hydrierung in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt, der als Aktivmetall (auch als Metallkomponente beziehungsweise Aktivkomponente bezeichnet) mindestens ein Element der 8. bis 10. Gruppe des Periodensystems der Elemente (PSE), beispielsweise Eisen, Cobalt, Nickel oder Ruthenium (entspricht der Nebengruppe VIIIB der CAS-Version des PSE) enthält, insbesondere Nickel oder Ruthenium. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Aktivmetall auf einem Trägermaterial (Träger) aufgebracht ist. Als Träger eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Träger, beispielsweise Si0₂-haltige, zirconiumoxidhaltige oder aluminiumoxidhaltige Träger. Besonders bevorzugt wird ein Katalysator eingesetzt, der Nickel als Aktivmetall auf einem aluminiumoxidhaltigen Träger enthält.

Die Hydrierung als solche wird in der dem Fachmann an sich bekannten Art ausgeführt und betrieben, bevorzugt ist eine Kombination aus einem im gegebenenfalls gekühlten Kreislauf betriebenen Hauptreaktor (Rückführung eines Teils des aus dem Reaktor ausströmenden Gemischs in das dem Reaktor zuströmende Gemisch, wobei gegebenenfalls die Kühlung vor oder nach der genannten Zuführung platziert ist) und einem nachfolgenden im geraden Durchgang, das heißt ohne Rückführung betriebenen Nachreaktor. In diesem Fall umfasst die Vorrichtung (V) also zwei Hydrierreaktoren (HR).

Die Hydrierreaktoren (H R) sind bevorzugt als Festbettreaktoren ohne interne Kühlung ausgelegt. In diesem Fall wird die Hydrierung bevorzugt so betrieben, dass die Temperaturdifferenz zwischen eintretendem und austretendem Gemisch kontinuierlich überwacht und bei Absinken dieses Werts unter einen bestimmten Sollwert die Eintrittstemperatur angehoben wird. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Hydrierreaktoren in Rieselfahrweise betrieben werden. Weiterhin bevorzugt wird der Hydrierung ein Apparat nachgeschaltet, in dem auf einen Druck unterhalb des im Nachreaktor eingestellten Drucks entspannt wird. Dabei fällt ein Gasstrom an, der zuvor im Kohlenwasserstoffgemisch eingelösten Wasserstoff enthält und jedenfalls verdichtet und in mindestens einen der Hydrierreaktoren (HR) zurückgeführt wird.

Die Hydrierung wird bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 50 und 200 °C, besonders bevorzugt zwischen 100 und 180 °C und/oder einem Druck zwischen 10 und 300 bar abs., besonders bevorzugt zwischen 30 und 200 bar abs. durchgeführt. Weiterhin ist es im erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Hydrierung bevorzugt, dass der Gesamtumsatz der Aromaten, insbesondere des Benzols (und gegebenenfalls sonstiger im Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) enthaltener ungesättigter Verbindungen) mindestens 90 %, besonders bevorzugt 99 % beträgt und/oder der Restgehalt der Aromaten, insbesondere des Benzols (und gegebenenfalls sonstiger im Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) enthaltenen ungesättigten Verbindungen) im Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) 1 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0, 1 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% beträgt.

Infolge der Hydrierung wird im erfindungsgemäßen Schritt a) das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) erhalten, das sich in seiner Zusammensetzung vom Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) vordergründig hinsichtlich der hydrierten Verbindungen unterscheidet. Das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) enthält also mindestens einen durch Hydrierung eines Aromaten gebildeten Kohlenwasserstoff und mindestens einen nichtaromatischen Kohlenwasserstoff, der bereits in (KG1 ) enthalten gewesen ist. Weiterhin enthält das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) alle sonstigen Komponenten gemäß dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ), die bei der Hydrierung chemisch nicht geändert werden, sowie gegebenenfalls durch Hydrierung von Olefinen oder Dienen gebildete Kohlenwasserstoffe. Sofern im Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) als Aromat Benzol enthalten ist, enthält das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) entsprechend Cyclohexan. Das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) enthält vorzugsweise Cyclohexan, MCP, maximal 0,1 Gew.-% an Aromaten und gegebenenfalls mindestens eine weitere Verbindung ausgewählt aus Olefinen oder nicht-cyclischen C₅-C₈-Alkanen. Besonders bevorzugt enthält das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) Cyclohexan, Methylcyclopentan (MCP) und mindestens einen weiteren Kohlenwasserstoff, ausgewählt aus Cyclohexan, n-Hexan, iso-Hexanen n-Heptan, iso-Heptanen, Methylcyclohexan oder Dimethylcyclopentanen.

In Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Kohlenwasserstoffkonversion von mindestens einem nichtaromatischen Kohlenwasserstoff, der in (KG2) enthalten ist, in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit.

Kohlenwasserstoffkonversionen als solche sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt ist die Kohlenwasserstoffkonversion ausgewählt aus einer Alkylierung, einer Polymerisation, einer Dimerisierung, einer Oligomerisierung, einer Acylierung, einer Metathese, einer Polymerisation oder Copolymerisation, einer Isomerisierung, einer Carbonylierung oder Kombinationen davon. Alkylierungen, Isomerisierungen, Polymerisationen etc. sind dem Fachmann bekannt. Besonders bevorzugt im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Kohlenwasserstoffkonversion eine Isomerisierung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Kohlenwasserstoffkonversion vorzugsweise in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit mit der Zusammensetzung K1Al_nX_{(3n+1 )}, wobei K1 ein einwertiges Kation, X gleich Halogen und 1 < n < 2,5 ist. Solche sauren ionischen Flüssigkeiten sind dem Fachmann bekannt, sie sind (neben weiteren ionischen Flüssigkeiten) beispielsweise in WO 201 1/069929 offenbart. Beispielsweise können Gemische aus zwei oder mehr sauren ionischen Flüssigkeiten eingesetzt werden, vorzugsweise wird eine saure ionische Flüssigkeit eingesetzt.

K1 ist vorzugsweise ein unsubstituiertes oder zumindest teilweise alkyliertes Ammoniumion oder ein heterocyclisches (einwertiges) Kation, insbesondere ein Pyridiniumion, ein Imidazoliumion, ein Pyridaziniumion, ein Pyrazoliumion, ein Imidazoliniumion, ein Thiazoliumion, ein Triazoliumion, ein Pyrrolidiniumion, ein Imidazolidiniumion oder ein Phosphoniumion. X ist vorzugsweise Chlor oder Brom. Mehr bevorzugt enthält die saure ionische Flüssigkeit als Kation ein zumindest teilweise alkyliertes Ammoniumion oder ein heterocyclisches Kation und/oder als Anion ein Chloroalumination mit der Zusammensetzung Al_nCI_{(3n+1 )} mit 1 < n < 2,5. Vorzugsweise enthält das zumindest teilweise alkylierte Ammoniumion einen, zwei oder drei Alkylreste mit (jeweils) 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Sofern zwei oder drei Alkylsubstituenten mit den entsprechenden Ammoniumionen vorhanden sind, kann die jeweilige Kettenlänge unabhängig voneinander gewählt werden, vorzugsweise weisen alle Alkylsubstituenten die gleiche Kettenlänge auf. Besonders bevorzugt sind trialkylierte Ammoniumionen mit einer Kettenlänge von 1 bis 3 Kohlenstoffatomen. Das heterocyclische Kation ist vorzugsweise ein Imidazoliumion oder ein Pyridiniumion.

Besonders bevorzugt enthält die saure ionische Flüssigkeit als Kation ein zumindest teilweise alkyliertes Ammoniumion und als Anion ein Chloroalumination mit der Zusammensetzung Al_nCI_(3n+1) mit 1 < n < 2,5. Beispiele für solche besonders bevorzugten sauren ionischen Flüssigkeiten sind Trimethylammoniumchloroaluminat und Triethylammoniumchloroaluminat. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte saure ionische Flüssigkeit wird vorzugsweise als Katalysator bei der Kohlenwasserstoffkonversion verwendet, insbesondere als Isomerisierungskatalysator.

Weiterhin kann bei der Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere bei der Isomerisierung, zusätzlich zur sauren ionischen Flüssigkeit auch ein Wasserstoffhalogenid (HX) als Cokatalysator verwendet werden. Als Wasserstoffhalogenid (HX) können prinzipiell alle denkbaren Wasserstoffhalogenide eingesetzt werden, beispielsweise Fluorwasserstoff (HF), Chlorwasserstoff (HCl), Bromwasserstoff (HBr) oder lodwasserstoff (Hl). Gegebenenfalls können die Wasserstoffhalogenide auch als Gemisch eingesetzt werden, vorzugsweise wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch nur ein Wasserstoffhalogenid eingesetzt. Vorzugsweise wird das Wasserstoffhalogenid verwendet, dessen Halogenidteil auch in der vorstehend beschriebenen sauren ionischen Flüssigkeit (zumindest teilweise) im entsprechenden Anion enthalten ist. Vorzugsweise ist das Wasserstoffhalogenid (HX) Chlorwasserstoff (HCl) oder Bromwasserstoff (HBr). Besonders bevorzugt ist das Wasserstoffhalogenid (HX) Chlorwasserstoff (HCl).

Die Kohlenwasserstoffkonversion kann prinzipiell in allen dem Fachmann für einen solchen Zweck bekannten Vorrichtungen durchgeführt werden. Die entsprechende Vorrichtung ist vorzugsweise ein Rührkessel oder eine Rührkesselkaskade. Rührkesselkaskade bedeutet, dass zwei oder mehr, beispielsweise drei oder vier, Rührkessel hintereinander (in Reihe) geschaltet sind.

Weiterhin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Kohlenwasserstoffkonversion, vorzugsweise als Isomerisierung, in einer Dispersion (D1 ) durchgeführt wird, wobei in der Dispersion (D1 ) die Phase (B) in der Phase (A) dispergiert ist, das Volumenverhältnis der Phase (A) zu Phase (B) im Bereich von 2,5 bis 4 zu 1 [Vol/Vol] liegt, die Phase (A) zu > 50 Gew.-% mindestens eine saure ionische Flüssigkeit enthält und die Phase (B) zu > 50 Gew.-% mindestens einen nichtaromatischen Kohlenwasserstoff enthält. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Dispersion (D1 ) zusätzlich HCl enthält und/oder gasförmiges HCl in die Dispersion (D1 ) eingeleitet wird.

Mit dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere die Isomerisierung, mit einem speziellen Volumenverhältnis der Phase (A) zu Phase (B) im Bereich von 2,5 bis 4 zu 1 [Vol/Vol] durchgeführt wird, kann eine höhere Raum-Zeit-Ausbeute erzielt werden, was einen weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Aufgrund dieser Optimierung kann auch der apparative Aufwand zur Durchführung des Verfahrens verringert werden, beispielsweise kann die Vorrichtung, in der die Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere die Isomerisierung, durchgeführt wird, kleingehalten werden. Es können also kleinere bzw. weniger Reaktoren, eingesetzt werden.

Wie vorstehend bereits ausgeführt, ändert sich aufgrund der Kohlenwasserstoffkonversion in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit und gegebenenfalls eines Wasserstoffhalogenids (HX) die chemische Struktur von mindestens einem der eingesetzten nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe. Die bei der Kohlenwasserstoffkonversion erhaltenen Kohlenwasserstoffe sind in einem Kohlenwasserstoffgemisch (KG2b) enthalten. Das Gemisch (KG2b) unterscheidet sich also hinsichtlich der (chemischen) Zusammensetzung und/oder Menge der darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe von dem entsprechenden Kohlenwasserstoffgemisch (KG2), das vor der Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere vor der Isomerisierung, vorliegt. Das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) wurde bereits vorstehend im Zusammenhang mit Schritt a) definiert. Da bei solchen Kohlenwasserstoffkonversionen, insbesondere bei Isomerisierungsprozessen, die durchzuführende Kohlenwasserstoffkonversion häufig nicht zu 100 % (also vollständig) abläuft, ist im Produkt in aller Regel auch der Kohlenwasserstoff, mit dem die Kohlenwasserstoffkonversion durchgeführt wurde (in geringerer Menge als vor der Isomerisierung), noch enthalten. Soll beispielsweise MCP zu Cyclohexan isomerisiert werden, so ist im Isomerisierungsprodukt häufig ein Gemisch aus Cyclohexan und (in geringerer Menge als vor der Isomerisierung) MCP enthalten.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Kohlenwasserstoffkonversion vorzugsweise eine Isomerisierung, bei der Methylcyclopentan (MCP) zu Cyclohexan isomerisiert wird. Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Kohlenwasserstoffkonversion eine Isomerisierung ist, wird die Isomerisierung vorzugsweise wie folgt durchgeführt. Die Durchführung einer Isomerisierung von Kohlenwasserstoffen in Gegenwart einer ionischen Flüssigkeit als Katalysator sowie gegebenenfalls einem Wasserstoffhalogenid als Cokatalysator ist den Fachmann bekannt. Vorzugsweise bilden die Kohlenwasserstoffe und die ionische Flüssigkeit bei der Isomerisierung jeweils eine separate Phase aus, wobei Teilmengen der ionischen Flüssigkeit in der 5 Kohlenwasserstoffphase und Teilmengen der Kohlenwasserstoffe in der ionischen Flüssigkeitsphase enthalten sein können. Das Wasserstoffhalogenid, insbesondere Chlorwasserstoff, wird (sofern vorhanden) vorzugsweise gasförmig in die Vorrichtung zur Durchführung der Isomerisierung eingeleitet. Das Wasserstoffhalogenid kann, zumindest in Teilmengen, in den beiden vorgenannten Flüssigkeitsphasen sowie in 10 einer, vorzugsweise zusätzlich vorhandenen, gasförmigen Phase enthalten sein,

Die Isomerisierung wird bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 0 °C und 100 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 30 °C und 60 °C durchgeführt. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Druck bei der Isomerisierung zwischen 1 und 15 20 bar abs. (absolut), bevorzugt zwischen 2 und 10 bar abs., beträgt.

Vorzugsweise wird die Isomerisierung in der Vorrichtung so durchgeführt, dass in einem Rührkessel oder einer Rührkesselkaskade zwei flüssige Phasen und eine Gasphase vorliegen. Die erste flüssige Phase enthält zu mindestens 90 Gew.-% die

20 saure ionische Flüssigkeit und die zweite flüssige Phase enthält zu mindestens 90 Gew.-% die Kohlenwasserstoffe. Die Gasphase enthält zu mindestens 90 Gew.-% mindestens ein Wasserstoffhalogenid, vorzugsweise Chlorwasserstoff. Gegebenenfalls kann auch noch eine feste Phase vorhanden sein, die Komponenten in fester Form enthält, aus denen die ionische Flüssigkeit gebildet wird, wie beispielsweise AICI₃.

25 Dabei werden Druck und Zusammensetzung der Gasphase so eingestellt, dass der Partialdruck des gasförmigen Wasserstoffhalogenid, insbesondere von HCI-Gas, in der Gasphase zwischen 0,5 und 20 bar abs. (absolut), bevorzugt zwischen 1 und 10 bar abs. beträgt.

30 Weiterhin ist es im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass Cyclohexan aus dem bei der Kohlenwasserstoff konversion erhaltenen Gemisch isoliert wird, insbesondere wenn die Kohlenwasserstoffkonversion eine Isomerisierung ist. In der Regel wird im erfindungsgemäßen Verfahren im Anschluss an die Kohlenwasserstoffkonversion Cyclohexan in einer Reinheit von mindestens

35 98 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 99,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 99,9 Gew.-% isoliert. Die Isolierung des Cyclohexans kann nach dem Fachmann bekannten Methoden beispielsweise unter Verwendung von einer oder mehreren Destillationskolonnen erfolgen, in die der Austrag der Vorrichtung eingeleitet wird, in der die Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere die Isomerisierung, durchgeführt

40 wurde. Gegebenenfalls kann Cyclohexan, das im erfindungsgemäßen Schritt a) erzeugt wurde, bereits im Anschluss an die Hydrierung und vor der Kohlenwasserstoffkonversion aus dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) isoliert werden.

Vorzugsweise werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung vor einer destillativen Abtrennung/Isolierung des Cyclohexans im Anschluss an die Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere an die Isomerisierung, zusätzliche Aufreinigungsschritte mit dem Austrag der Kohlenwasserstoffkonversion, vorzugsweise der Isomerisierung, durchgeführt. Bei diesen Aufreinigungsschritten kann es sich beispielsweise um eine neutrale und/oder alkalische Wäsche handeln, die einstufig oder mehrstufig durchgeführt werden kann. Zusätzlich oder alternativ zur Wäsche können auch spezielle Vorrichtungen, beispielsweise Destillations- oder Rektifiziervorrichtungen, verwendet werden, um beispielsweise vorhandenes Wasserstoffhalogenid von den Kohlenwasserstoffen abzutrennen. Solche Vorrichtungen umfassen auch Vorrichtungen zur einstufigen Verdampfung, insbesondere zur Flash-Verdampfung. Zusätzlich oder alternativ können auch Phasentrenneinheiten, vorzugsweise Phasenscheider, den vorgenannten speziellen Vorrichtungen vorgeschaltet werden, insbesondere um die saure ionische Flüssigkeit von den Kohlenwasserstoffen abzutrennen. In Figur 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Schritte a) und b) nochmals verdeutlicht. CH bedeutet Cyclohexan, B bedeutet Benzol und die in Klammer gesetzten Ausdrücke geben die für das Verfahren relevantesten und/oder die Hauptkomponenten des jeweiligen Stroms an. In der Ausführungsform gemäß Figur 1 wird zunächst das Kohlenwasserstoff- gemisch (KG1 ) in mindestens einem Hydrierreaktor (HR) unter Verwendung von Wasserstoff hydriert. Das Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) enthält als Aromaten Benzol und als nicht aromatischen Kohlenwasserstoff MCP, gegebenenfalls können (wie vorstehend im Zusammenhang mit (KG1 ) beschrieben) auch weitere Kohlenwasserstoffe in dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) enthalten sein. In Schritt a) wird das Benzol vollständig oder nahezu vollständig (unter Erhalt des Kohlenwasserstoffgemischs (KG2)) in Cyclohexan umgewandelt.

Die Kohlenwasserstoff konversion ist in der Ausgestaltung gemäß Figur 1 eine Isomerisierung. Die Isomerisierung des Kohlenwasserstoffgemischs (KG2), bei der MCP in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit zu Cyclohexan isomerisiert wird, erfolgt in einer hierfür geeigneten Isomerisierungsvorrichtung (IV). Vorzugsweise wird die Isomerisierung in einem Rührkessel oder einer Rührkesselkaskade durchgeführt. Aus dem Isomensierungsprodukt wird anschließend Cyclohexan isoliert, beispielsweise unter Verwendung von einer oder mehreren Destillationskolonnen, in die der Austrag der Isomerisierungsvorrichtung (IV) eingeleitet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nach der Hydrierung gemäß Schritt a) und vor der Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere vor der Isomerisierung, gemäß Schritt b) Leichtsieder, insbesondere C₅-C₆-Alkane wie Cyclopentan oder iso-Hexane, aus dem zur Kohlenwasserstoffkonversion verwendeten Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) abgetrennt. Vorzugsweise erfolgt die Abtrennung mittels Destillation. Diese (vorzugsweise destillative) Abtrennung wird nachfolgend auch als „Leichtsiederabtrennung" bezeichnet, die in dem Fachmann bekannten Vorrichtungen, insbesondere unter Verwendung einer Destillationskolonne (D1 ), durchgeführt werden kann.

Bei der Leichtsiederabtrennung werden erfindungsgemäß aus dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG2), das eine gegenüber dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) reduzierte Menge an mindestens einem Aromaten aufweist und darüber hinaus mindestens einen nichtaromatischen Kohlenwasserstoff enthält, Leichtsieder von den restlichen Kohlenwasserstoffen aus (KG2) vorzugsweise destillativ abgetrennt. Das um die Leichtsieder abgereicherte Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) wird anschließend der Kohlenwasserstoffkonversion, insbesondere der Isomerisierung, gemäß Schritt b) der vorliegende Erfindung zugeführt. Das um die Leichtsieder abgereicherte Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) wird vorzugsweise aus dem Sumpf der entsprechenden Destillationskolonne abgetrennt.

Vorzugsweise wird die Leichtsiederabtrennung so durchgeführt, dass vor der Kohlenwasserstoffkonversion gemäß Schritt b) aus dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus linearen oder verzweigten C₅-Alkanen, Cyclopentan oder linearen oder verzweigten C₆-Alkanen destillativ abgetrennt wird. Besonders bevorzugt werden aus dem Kohlenwasserstoff (KG2) Isohexane destillativ abgetrennt. Vorzugsweise erfolgt die Leichtsiederabtrennung aus dem Kopf der entsprechenden Destillationskolonne. Die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung einer Leichtsiederabtrennung wird nachfolgend in einer bevorzugten Ausgestaltung in Verbindung mit Figur 2 zusätzlich verdeutlicht. In Figur 2 haben die Abkürzungen, Pfeile und sonstigen Symbole eine sinngemäße Bedeutung wie vorstehend für Figur 1 ausgeführt. In der Ausführungsform gemäß Figur 2 wird zunächst das benzolhaltige Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) hydriert, wobei (unter Erhalt des Kohlenwasserstoffgemischs (KG2)) das Benzol vollständig oder nahezu vollständig in Cyclohexan umgewandelt wird. Die Kohlenwasserstoff konversion ist in der Ausgestaltung gemäß Figur 2 eine Isomerisierung. LS bedeutet Leichtsieder, vorzugsweise sind die Leichtsieder lineare oder verzweigte C₅-Alkane, Cyclopentan und/ oder lineare oder verzweigte C₆-Alkane, insbesondere iso-Hexane. In der Destillationskolonne (D1 ) werden die Leichtsieder aus dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) als Strom (LS) abgetrennt, wobei der Strom (LS) niedriger siedet als (KG2). Der Strom (LS) ist gegenüber (KG2) vorzugsweise an Isohexanen und/oder Cyclopentan angereichert und an MCP abgereichert. Das um den Strom (LS) abgereicherte/verminderte Kohlenwasserstoffgemisch (KG2), das in Figur 2 als„KG2 -(LS)" bezeichnet wird, siedet höher als (KG2). Der Strom (KG2 -(LS)) ist gegenüber (KG2) vorzugsweise an Isohexanen und/oder Cyclopentan abgereichert und an MCP angereichert. Bevorzugt wird die Leichtsiederabtrennung so ausgeführt und betrieben, dass der Strom (LS) weniger als 5 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 2,5 Gew.-% MCP enthält und der Strom (KG2 -(LS)) weniger als 10 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-% Isohexane enthält. Der Strom (LS) kann beispielsweise in einen Steamcracker als sogenannter Cocrackfeed eingeleitet werden, während der Strom (KG2 -(LS)) in die Kohlenwasserstoffkonversion, vorzugsweise in die Isomerisierungsstufe, geführt wird. Gegebenenfalls kann im Rahmen der Leichtsiederabtrennung ein weiterer Strom abgezogen werden, der gegenüber dem Strom (LS) an Isohexanen abgereichert und an leichter als die Isohexane siedenden Komponenten angereichert ist, wie z. B. chlorierte Paraffine mit < 4 Kohlenstoffatomen je Molekül.

Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele verdeutlicht werden. Beispiele:

Der negative Einfluss von Benzol auf die Isomersierung von Methylcyclopentan zu Cydohexan wird in folgendem Versuch untersucht. Hierbei wird die Notwendigkeit einer vorgeschalteten Hydrierung von Benzol zur Eliminierung dieser störenden Komponente aufgezeigt.

Als Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) wird folgende Zusammensetzung gewählt:

• Methylcyclopentan 20 Gew.-%

· Cydohexan 50 Gew.-%

• Hexan 28 %

• Isohexane (technische Mischung) 2 Gew.-%

Folgende saure ionische Flüssigkeit (IL) wird für die Isomerisierung verwendet:

(CH₃)₃NH Al_nCI_3n+1 mit n=1 ,82 gemäß Elementaranalyse. Die allgemeine Versuchsanordnung ist in der Abbildung gemäß Figur 3 dargestellt, Feed bzw. Organik bedeutet das entsprechende Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) oder (KG2). Die Versuchsanordnung stellt eine kontinuierliche Fahrweise („Kontianlage") dar.

Beispiel 1 :

In einem 260 ml Druckbehälter aus Glas mit beheizbarem Doppelmantel wird 180 g an IL (130 ml) vorgelegt. Die Reaktionstemperatur wird auf 50°C eingestellt bei einer Rührerdrehzahl von 1000 u/min und einer kontinuierlichen HCl Zufuhr von 1 .038 N L/h. Das Kohlenwasserstoff-Gemisch (KG2) wird kontinuierlich mit einer Menge von 65 g/h zudosiert. Die entsprechende Menge an umgesetztem Kohlenwasserstoffgemisch wird parallel aus dem oberen Teil des Behälters entnommen und analysiert. Bei Verwendung des Kohlenwasserstoffgemisches (KG2) kann über einen Zeitraum von über 1000 h ein konstanter Umsatz an Methylcyclopentan ohne optische Veränderung der Trennschicht zwischen Organik (Kohlenwasserstoffgemisch (KG2)) und IL beobachtet werden. Verqleichsbeispiel 2:

Das Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) wird anstelle des Kohlenwasserstoffgemisches (KG2) wie folgt eingesetzt: Nach den 1000 h Betrieb des (KG2) werden (KG2) zunächst 30 ppm Benzol (unter Erhalt von (KG1 )) zugesetzt und über einen längeren Zeitraum in die Kontianlage gefahren. Es können keine Auswirkungen auf den Reaktionsumsatz beobachtet werden, und der gemessene absolute Anteil an Cyclohexan (CH) bleibt konstant. Auch bei Erhöhung des Benzolanteils auf 50, 80, 150 oder 200 ppm Benzol können keine Veränderungen im Reaktionsumsatz beobachtet werden.

Jedoch treten im Verlauf vermehrt Probleme mit der Anlage in dem Sinne auf, dass Feststoff gebildet und ausgetragen wurde was zu Druckerhöhungen und/oder Verstopfungen führt, was somit eine Deaktivierung der als Katalysator eingesetzten sauren I L bedeutet. Der absolute gemessene Anteil an CH im Austrag ist zwar hoch, jedoch verläuft die Reaktion nicht mehr konstant gut und größere Schwankungen werden beobachtet. Bei Zusatz von 400 ppm Benzol bildet sich dann innerhalb von zwei Tagen eine dicke Mulmschicht zwischen der IL-Phase und der Organik-Phase und die Phasentrennung kann nicht mehr einwandfrei durchgeführt werden. Dennoch ist der MCP-Umsatz nach wie vor hoch. Unter Zusatz von 800 ppm Benzol verstärkt sich die Problematik des Feststoffaustrages, und die Mulmschicht breitet sich innerhalb kurzer Zeit auf das gesamte Reaktorvolumen aus, so daß keine Phasengrenze mehr sichtbar ist. Daraufhin musste der Versuch abgestellt werden. Sowohl der Reaktionsumsatz, als auch die Elementaranalyse der IL nach Reaktionsende zeigten jedoch keine Auffälligkeiten. Die Analytik der Reaktionsausträge verdeutlichte, dass nur geringe Mengen (1-5 ppm) an Benzol im System verbleiben. Somit lassen sich die beobachteten Effekte auf Zwischenphasenbildung und die damit verbundenen physikochemischen Probleme reduzieren, was somit eine Deaktivierung der als Katalysator eingesetzt sauren IL bedeutet.

Um zu verifizieren, dass die Ausbildung der Mulmschicht nicht eine Folge der langen Belastung des Systems mit unterschiedlichen Mengen an Benzol war, wurde nach Leeren des Reaktionskessels, neue IL eingefüllt und direkt mit 400 ppm Benzol haltigem Feed angefahren. Die Zwischenphasenbildung konnte reproduziert werden und nach wenigen Tagen war der Reaktor zur Hälfte mit einer dicken Emulsion gefüllt.

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zur Kohlenwasserstoffkon version umfassend die folgenden Schritte a) Hydrierung eines Kohlenwasserstoffgemisches (KG1 ), enthaltend mindestens einen Aromaten und mindestens einen nichtaromatischen Kohlenwasserstoff, unter Erhalt eines Kohlenwasserstoffgemisches (KG2), das eine gegenüber (KG1 ) reduzierte Menge an mindestens einem Aromaten aufweist, b) Kohlenwasserstoffkonversion von mindestens einem nichtaromatischen Kohlenwasserstoff, der in (KG2) enthalten ist, in Gegenwart einer sauren ionischen Flüssigkeit.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoff konversion ausgewählt ist aus einer Alkylierung, einer Polymerisation, einer Dimerisierung, einer Oligomerisierung, einer Acylierung, einer Metathese, einer Polymerisation oder Copolymerisation, einer Isomerisierung, einer Carbonylierung oder Kombinationen davon.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoff konversion eine Isomerisierung ist, vorzugsweise eine Isomerisierung von Methylcyclopentan (MCP) zu Cyclohexan.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) als Aromat Benzol enthält und/oder das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) eine gegenüber (KG1 ) erhöhte Menge an Cyclohexan aufweist.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung des Kohlenwasserstoffgemisches (KG1 ) in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird, der als Aktivmetall mindestens ein Element der 8. bis 10. Gruppe des Periodensystems der Elemente enthält, insbesondere Nickel oder Ruthenium.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Katalysator eingesetzt wird, der Nickel als Aktivmetall auf einem Aluminiumoxid- haltigen Träger enthält.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffgemisch (KG1 ) Benzol, Methylcyclopentan (MCP) und mindestens eine weitere Verbindung ausgewählt aus Cyclohexan, Cyclopentan, Olefinen oder nicht-cyclischen C₅-C₈-Alkanen enthält.

5

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) Cyclohexan, MCP, maximal 0, 1 Gew.-% an Aromaten und gegebenenfalls mindestens eine weitere Verbindung ausgewählt aus Olefinen oder nicht-cyclischen C₅-C₈-Alkanen enthält.

10

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die saure ionische Flüssigkeit als Kation ein zumindest teilweise alkyliertes Ammoniumion oder ein heterocyclisches Kation und/oder als Anion ein Chloroalumination mit der Zusammensetzung Al_nCI_{(3n+1 )} mit 1 <n<2,5 enthält.

15

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffkonversion, vorzugsweise als Isomerisierung, in einer Dispersion (D1 ) durchgeführt wird, wobei in der Dispersion (D1 ) die Phase (B) in der Phase (A) dispergiert ist, das Volumenverhältnis der Phase (A) zu Phase (B)

20 im Bereich von 2,5 bis 4 zu 1 [Vol/Vol] liegt, die Phase (A) zu > 50 Gew.- % mindestens eine saure ionische Flüssigkeit enthält und die Phase (B) zu > 50 Gew.-% mindestens einen nichtaromatischen Kohlenwasserstoff enthält.

1 1 . Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass D1 zusätzlich HCl 25 enthält und/oder gasförmiges HCl in die Dispersion (D1 ) eingeleitet wird.

12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffkonversion als Isomerisierung in einem Rührkessel oder einer Rührkesselkaskade durchgeführt wird.

30

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomerisierung in einem Rührkessel oder einer Rührkesselkaskade bei einer Temperatur von 30 bis 60°C und/oder einem Druck von 2 bis 10 bar abs. betrieben wird.

35 14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kohlenwasserstoffkon version gemäß Schritt b) aus dem Kohlenwasserstoffgemisch (KG2) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus linearen oder verzweigten C₅-Alkanen, Cyclopentan oder linearen oder verzweigten C₆-Alkanen destillativ abgetrennt wird.

40

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffkonversion eine Isomensierung ist und aus dem bei der Isomerisierung erhaltenen Gemisch Cyclohexan isoliert wird.