DE1225626B

DE1225626B - Verfahren zur Herstellung von Toluol aus Benzol

Info

Publication number: DE1225626B
Application number: DED42443A
Authority: DE
Inventors: Dr Alfred Rieche; Dr Helmuth Seeboth
Original assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Current assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Priority date: 1963-09-10
Filing date: 1963-09-10
Publication date: 1966-09-29

Description

Verfahren zur Herstellung von Toluol aus Benzol Es ist lange bekannt, daß Toluol zu Benzol und Methan gespalten werden kann.
Über die umgekehrte Reaktion, die Bildung von Toluol aus Benzol und Methan, liegen fast keine Hinweise im Schrifttum vor. Das Auftreten dieser Reaktion konnte offenbar bisher nur unter sehr extremen Bedingungen beobachtet werden. So wurden beim Durchleiten von Benzol und Methan durch ein auf 750 bis 770"C erhitztes Rohr kleine Mengen Toluol beobachtet (Ges. Abh. z. Kenntnis der Kohle, Bd. 5 [1920], S. 415). In Gegenwart von Ni-Kieselgur als Katalysator wurde in flüssiger Phase bei 400"C und 410 bis 525 at, also unter sehr hohem Druck, Toluol bei einem Molverhältnis von Benzol zu Methan von 1:9 erhalten. (USA.-Patentschrift 2 404 498; C. Z.
1947, S. 266; J. Amer. Chem. Soc., Bd. 69 [1947], S. 710). Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von Toluol aus Benzol über Nickel enthaltenden Trägerkatalysatoren gefunden, daß man eine Mischung von Benzol und Wasserstoff oder Benzol, Methan und Wasserstoff bei Temperaturen zwischen 250 und 375" C, vorzugsweise bei 325 bis 3500 C, dampfförmig bei Atmosphärendruck oder geringen Überdrücken über einen Nickeloxyd-Aluminiumoxyd-Kontakt leitet.
Bei einem Molverhältnis von Benzol zu Methan zu Wasserstoff = 1 : 2: 2 und einer Raumgeschwindigkeit von Benzols = 0,16 h-l werden z. B. aus 100 g Benzol 8 g Toluol und 71,2 g nicht umgesetztes Benzol erhalten, das sind 100/o Toluol im Katalysat. Der Verlust an Benzol ist auf dessen Übergang zu Methan zurückzuführen.
Das nicht umgesetzte Benzol, Wasserstoff und das nicht verbrauchte bzw. zusätzlich entstandene Methan können nach Abtrennung des Toluols erneut über den Kontakt geleitet werden.
Da Methan im Prozeß selbst gebildet wird, kann man auf den Zusatz von Methan bei einer kontinuierlichen Arbeitsweise unter Rückführung der Gase nach Abscheidung des Toluols ganz verzichten und muß nur dafür sorgen, daß immer genügend Wasserstoff im Kreisgas vorhanden ist, Das Verfahren kann also auch mit Benzol und Wasserstoff allein durchgeführt werden. So wird z. B. beim Überleiten von Benzol und Wasserstoff im Molverhältnis 1 : 2 bei einer Durchsatzgeschwindigkeit für Benzoln = 0,16 h-l ein Katalysat erhalten, dessen flüssiger Anteil 7010 Toluol enthält.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß es in der Dampfphase drucklos oder bei geringem Druck in einer einfachen Kontaktapparatur durchgeführt werden kann. Die Toluolausbeute ist höher als nach dem in der Literatur beschriebenen Verfahren unter hohem Druck in flüssiger Phase. Weiterhin ist von Vorteil gegenüber diesem, daß man mit geringen Methanüberschüssen auskommt (Molverhältnis Benzol zu Methan etwa 1 : 2 statt 1 : 9).
Schließlich kann man das neue Verfahren auch mit Benzol und Wasserstoff allein durchführen. Das Verfahren stellt also gegenüber dem bisher bekannten einen großen technischen Fortschritt dar.
Beispiel Ein von außen heizbares senkrecht stehendes Reaktionsrohr ist im oberen Drittel mit Raschigringen gefüllt (Verdampfungsraum), zwei Drittel sind mit einem stückigen Nickeloxydkontakt auf Aluminiumoxyd als Träger gefüllt (Kontaktraum). Das Rohr wird zunächst auf 350"C aufgeheizt, und dann wird in den Verdampfungsraum gleichmäßig Benzol gegeben und gleichzeitig ein Gemisch von Methan und Wasserstoff unter Einhaltung eines Molverhältnisses von etwa 1: 2: 2 und Einhaltung einer Raumgeschwindigkeit von Benzol = 0,16 h-l eingeleitet (z. B. bei 280 ccm Kontaktraum werden 100 g Benzol und je 621 Methan und Wasserstoff bei 20"C in 2 Stunden und 34 Minuten durchsetzt). Nicht umgesetztes Benzol und das gebildete Toluol werden in einem Tiefkühler kondensiert. Man erhält aus jeweils 100 g Benzol ein Kondensat, das 8 g Toluol enthält, welches durch Fraktionierung erhalten werden kann.
In derselben Weise können Wasserstoff und Benzol allein durchgesetzt werden. Im verflüssigten Katalysat aus 100 g Benzol sind dann 5,6 g Toluol enthalten.
Bei Rückführung des methanhaltigen Restgases in den Prozeß steigt die Ausbeute an Toluol aus Benzol.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Toluol aus Benzol über Nickel enthaltenden Trägerkatalysatoren, d adurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung von Benzol und Wasserstoff oder Benzol, Methan und Wasserstoff bei Temperaturen zwi- schen 250 und 375"C, vorzugsweise bei 300 bis 350"C, dampfförmig bei Atmosphärendruck oder geringen Überdrücken über einen Nickeloxyd-Aluminiumoxyd-Kontakt leitet.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2404498.