DE2213979B2 - Verfahren zur Herstellung von n-Alkylbenzolen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Herstellung
von n-Alkylbcnzolcn mit 9 bis 15 Kohlenstoffatomen im
Alkylrcst. Diese Alkylbenzole sind wichtige Verbindungen
zur Herstellung biologisch abbaubarcr Detergentien.
n-Alkylbcn/.olc werden normalerweise in der Industrie
durch Chlorieren von η-Paraffinen, katalytisches Alkylicren von Benzol mit den erhaltenen chlorierten
Paraffinen. Abtrennen des Katalysators und Fraktionieren des bei der Alkylierung erhaltenen Rcaktionsgcmisches
hergestellt. Bei diesen Verfahren wird, um eine maximale Ausbeute an Monochlorparaffincn zu erhalten,
die Chlorierung bei einem hohen Molverhiiltnis von Pa.'affinen zu Chlor durchgeführt. Das erhaltene
Gemisch chlorierter und nicht umgesetzter Paraffine wird wegen der schwierigen Trennung direkt in die
Alkylierungsslufc eingespeist, und die nicht umgesetzten
Paraffine werden anschließend bei der Destillation des bei der Alkylierung erhaltenen Reaktionsgemisches
zurückgewonnen und in die Chlorierungsstufe riickgefiihri.
Ils wurde festgestellt, daß sich bei den vorstehend
beschriebenen Verfahren mit der Zeit sowohl in den rückgeführten Paraffinen als auch in den Alkylbenzolen
Nebenprodukte anreichern. Insbesondere reichern sich in den Mkylbcn/olen chlorierte Verbindungen an, so
daß der Chlorgehalt unerwünschte Werte erreichen kann. Weiterhin haben diese Alkylbenzole häufig einen
unangenehmen Geruch. Die Gründe für diese Erscheinung sind nicht vollständig bekannt. Wahrscheinlich
beruht sie u. a. auf Verbindungen, die sich sowohl beim Abbau der Alkylbenzole als auch bei der Alkylierung
von Benzol mit Abbauprodukten der Paraffine bilden. Wenn diese unerwünschten Verbindungen zusammen
mit den Paraffinen rückgeführt werden, können sie in der Chlorierungs- und Alkylierungsstufe weiteren
Veränderungen unterliegen, wobei schwerere Verbindüngen entstehen, die bei der nachfolgenden Destillation
zusammen mit den Alkylbenzolen abgetrennt werden. Die beschriebenen Verfahren haben in jedem
Fall, welche Gründe dafür auch immer verantwortlich sein mögen, den Nachteil, daß Alkylbenzole mit einem
hohen Gehalt an Verunreinigungen, insbesondere an chlorierten Verbindungen, erhalten werden- die häufig
einen unangenehmen Geruch aufweisen und weitere unerwünschte Eigenschaften, insbesondere eine korrodierende
und toxische Wirkung, zeigen. Dadurch entstehen schwierig zu lösende Probleme, da als
Handelsprodukte zur Verwendung in Detergentien Alkylbenzole benötigt werden, die praktisch frei von
Chlor sind und keinen unangenehmen Geruch aufweisen.
Zur Verbesserung der Färb- und Geruchseigenschaften
der zur Waschmittclherstellung verwendeten Alkylbenzole sind bereits verschiedene Verfahren
vorgeschlagen worden. So ist beispielsweise in der DE-AS 19 33 842 ein Verfahren zur Verbesserung der
Färb- und Geruchseigenschaften von Waschmillelalkylaten,
welche durch Alkylicren einer aromatischen Verbindung mit einem Alkylchlorid oder Olefin in
Gegenwart eines Aluminiumchloridkatalysators erhalten worden sind, durch katalytische Hydrierung mit
einem Wasserstoff enthaltenden Gas beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Hydrierung in
Gegenwart ein , Katalysators aus 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Palladium auf Trägern bei Temperaturen von
10.0 bis 93.3T und Drücken von 0,35 bis 3,52 kg/cm2
durchführt. Ferner ist aus der GB-PS 1106 613 ein
Verfahren zur Behandlung von Waschmittelalkylatcn bekannt, bei dem die Waschmittelalkylate mit einem
Palladium oder einem ein Plalinmctall enthaltenden Katalysator in Gegenwart von Wasserstoff bei einem
Gesamtdruck von höchstens 5 al in Berührung gebracht werden.
Die beiden vorstehenden Verfahren beschränken sich aber auf die Behandlung der Alkylbenzole mit dem Ziel,
deren Bromzahl zu vermindern, um bei der anschlicßenden Sulfonierung keine gefärbten Γ odiiktc zu erhallen.
Sie beziehen sich nicht auf die Herstellung von .Mkylbcnzolen mit einem niedrigen Chlorgehalt und
schlagen kei.ie Lösung für die vorstehend erwähnten Probleme vor. die sich infolge der Anreicherung von
Nebenprodukten in den rückgeführten Paraffinen ergeben.
Aus der US-PS 34 03 194 ist ein Verfahren bekannt,
bei dem rohes n- Paraffin, das nichtparaffinischc Verunreinigungen enthält, zu einem Gemisch von
Monochlor-n-Paraffincn und η-Paraffinen chloriert, das
Gemisch anschließend mil Benzol in Gegenwart eines Aluminiutnhalogenid-Alkylicrungskatalysators zu
einem Alkylatgemisch aus linearen Alkylaten und n-Paraffinen umgesetzt und das Alkylatgemisch destillativ
gelrennt wird, wobei eine nf'araffinfraktion erhalten
wird, die in die Chlorierungszone zurückgeführt wird, wobei die Verbesserung darin liegt, daß das rohe
η-Paraffin mit Aliiminiumhalogenid behandelt wird.
Bei diesem bekannten Verfahren wird also nur das frische Paraffin behandelt, um aromatische Kohlenwasserstoffe
und oxidierte Derivate zu entfernen. Auch dieses Verfahren bietet somit keine Lösung für das
Problem der Verschlechterung der Eigenschaften der Alkylate, insbesondere in Bezug auf ihren Chlorgehalt,
die infolge der in den rückgeführten Paraffinen enthaltenen Nebenprodukte auftritt
Schließlich ist in der DE-OS 19 35 750 ein Verfahren zur Herstellung von n-Alkylbenzolen durch Alkylieren
von Benzol mit chlorierten Paraffinen beschrieben, das die Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile
ermöglicht. Nach diesem Verfahren lassen sich insbesondere n-Alkylbenzole herstellen, die einen äußerst
geringen Gehalt an Nebenprodukten, insbesondere an chlorierten Nebenprodukten, und keinen unangenehmen
Geruch aufweisen. Bei diesem Verfahren werden die rückgeführten Produkte, die im wesentlichen
Paraffine enthalten, bei erhöhten Temperaturen einer Behandlung mil konzentrierter Schwefelsäure, Oleum
oder Schwefeltrioxid unterworfen. Das erhaltene Produkt wird nach dem Kühlen zur Abtrennung der
Säurephasc dekantiert. Die zurückgewonnenen Paraffine werden in die Chlorierungsstufe rückgeführt. Dieses
einfache und besonders vorteilhafte Verfahren ermöglicht die unmittelbare Herstellung hochwertiger n-Alkylbenzolc
ohne weitere Reinigungsbehandlung. Es wird darauf hingewiesen, daß zur unmittelbaren
Herstellung hochwertiger n-Alkylbcnzole nach einem
kontinuierlichen Verfahren die Verwendung von frisehen,
reinen oder praktisch reinen Paraffinen nicht ausreichend ist, sondern es ist wesentlich, die rückgeführlen
Paraffine der vontehenc' beschriebenen Behandlung
zu unterwerfen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß dabei ein Verlust, wenn auch unter
0,5%. an Paraffinen eintritt, die der Säurebehandlung
unterworfen werden. Es hat ferner den Nachteil, daß es die Verwendung aggrcss'ver Säuren erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von n-Alkylbenzolen mit
noch verbesserten Eigenschaften zu schaffen, bei dem praktisch keine Verluste auftreten und das nicht die
Verwendung aggressiver Säuren erfordert. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von n-Alkylbcnzolen durch teilweises
Chlorieren von η-Paraffinen mit 9 bis 15 Kohlenstoffatomen, Alkylieren von Benzol im Überschuß mit den
erhaltenen chlorierten Paraffinen in Gegenwart von AICIj als Katalysator, Abtrennen des Katalysators.
Fraktionieren des in der Alkylierungsstufe erhaltenen Reaktionsgemisches <ind Rückführen des nicht umgesetzten
Benzols und der nicht umgesetzten Paraffine, das dadurch gekennzeichnet ist. daß man die aus der
Fraktionierungsstufe zurückgewonnenen Paraffine vor der Rückführung in die Chlorierungsstufe bei Temperaturen
von 50 bis 3000C, Drücken von etwa I bis 40 bar
und Volumverhältnissen von Wasserstoff: Paraffin von 1:1 bis 10: 1, in Gegenwart von feinverteillen
Trägerkalalysatoren, die ein Metall der Gruppe VIII des Periodensystems enthalten, hydriert.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, hochwertige n-Alkylbenzole mit einem Chlorgehalt
unter 20 ppm und einem vernachlässigbar geringen Gehalt an anderen, normalerweise vorhandenen Ncbenprodukten
herzustellen, wobei die so erhaltenen n-Alkylbenzole keinen unangenehmen Geruch aufweisen.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß sich n-Alkylbenzole mit den vorstehend
beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften herstellen lassen, wenn die rückgeführien Paraffine mit einem
hohen Gehalt an Verunreinigungen der erfindungsgemäßen katalytischen Hydrierung unterworfen werden.
Die Hydrierung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich mit der Gesamtmenge oder mit einem Teil der
rückgeführten Paraffine in solcher Weise durchgeführt
ίο werden, daß die Verunreinigungen praktisch vollständig
entfernt oder unterhalb kritischer Werte gehalten werden.
Erfindungsgemäß werden die rückgeführten Paraffine mit einem hohen Gehall an Verunreinigungen
vorzugsweise bei Temperaturen von 150 bis 2000C und Drücken von etwa 5 bis 20 bar der Hydrierung
unterworfen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden die rückgeführten
Paraffine in einen mit dem Katalysator in Form eines Festbettes beschickten Standard-Hydrierungsreaktor
mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 2 Liter rückgeführtes flüssiges Paraffin pro Liter Katalysator
und Stunde eingespeist. Unter diesen Bedingungen wird in den Reaktor reiner Wasserstoff oder Wasserstoff
enthaltende Gase mit einem Wasserstoffgehalt von mindestens 70% eingespeist, wobei das Verhältnis von
Wasserstoff: Paraffin im Volumbereich von 1:1 bis 10:1, vorzugsweise etwa bei 5 : 1 bis 6:1, liegt.
Als Katalysatoren werden erfindungsgemäß Elemen-
jo te der Gruppe VIII des Periodensystems, wie Platin,
Rhodium, Ruthenium, Iridium. Palladium, Nickel und Cobalt, in metallischer Form auf einem feinvcrteilten,
inerten Träger, wie Aluminiumoxid, Aktivkohle, Siliciumdioxid und Kieselgur, verwendet. Die Träger können
'5 in Form kleiner extrudierter Zylinder oder in Form von
unregelmäßigen Teilchen verwendet werden.
In der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird als Katalysator metallisches Palladium auf
Aluminiumoxid in Form kleiner Zylinder von 4 mm im
■•o Gewichtsverhältnis von metallischem Palladium : Aluminiumoxid
im Bereich von 0.001 : 1 bis 0,1 : 1 eingesetzt.
Das nach der erfindungsgemäßen Hydrierung erhaltene Produkt wird direkt in den Chloricrungsreaktor
'·■» eingespeist. Das nach der Chlorierung erhaltene
Gemisch wird dann direkt zur Alkylierung von Benzol verwendet. Die so erhaltenen n-Alkylbcnzolc weisen
keinen unangenehmen Geruch auf und haben einen Chlorgehalt unter 10 ppm und einen Gehalt an anderen.
v> gewöhnlich vorliegenden Nebenprodukten von weniger
als 0.05 Gewichtsprozent.
Das Beispiel erläutert die Erfindung.
■>■>
In einen röhrenförmigen Reaktor werden pro Stunde etwa 230 kg Chlorgas und 1650 kg n-Paraffinc mit 10 bis
14 Kohlenstoffatomen eingespeist, wobei diese n-Paraffine
zu 70 Prozent aus rückgeführten Paraffinen und zu 30 Prozent aus frischen, handelsüblichen Paraffinen
ιό bestehen. Die η-Paraffine haben folgende, durch
gaschromatographische Analyse bestimmte Zusammensetzung: Cio = 12,2 Prozent. C1, = 38.4 Prozent.
C12 = 30.1 Prozent, C11 = 12.7 Prozent und C4 = 6.6
Prozent.
h> Die Chlorierung der Paraffine wird bei einer
Temperatur von etwa 1100C durchgeführt. Die bei der
Chlorierung erhaltenen Produkte werden zur Entfernung von Chlorwasscrstoffsäure entgast und dann
zusammen mit 980 kg/Stunde Katalysatoraufschlämmung
in die Alkylierungsstufe eingespeist. Die Katalysatoraufschlämmung besteht aus bereits verwendeten, aus
dem Reaktor abgezogenen Produkten, die mit einer solchen Menge von Aluminiumtrichlorid angereichert
werden, die etwa 10 Prozent der Aufschlämmung entspricht. In dieser Stufe werden zwei hintereinander
geschaltete, mit Rührern versehene Reaktoren verwendet, wodurch die Anwesenheit von nicht umgesetzten
Chlorpanffinen in dem abströmenden Gsmisch vermieden
wird. Die Reaktionstemperatur beträgt 600C, und das Volumen der beiden Reaktoren ist so bemessen, daß
eine Gesamtverweilzeit von etwa 1 Stunde unter den Alkylierungsbedingungen erreicht wird.
Der aus der Alkylierungsstufe erhaltene Abstrom wird zur Abtrennung der Katalysatoraufschlämmung
dekantiert, mit einer 5prozentigen Natriumcarbonatlösung und anschließend mit Wasser bis zur neutralen
Reaktion gewaschen und dann zur Auftrennung des Reaktionsgemisches in Benzol, nicht umgesetzte Paraffine
und Alkylbenzole fraktioniert. Pro Stunde werden etwa 6!0kg .Alkylbenzole und eiwa ! !50 kg Paraffine
erhalten, wobei letztere in das Verfahren rückgeführt werden. Am unteren Ende der Alkylbenzol-Destillationskolonne
werden pro Stunde etwa 90 kg schwere Produkte abgezogen. Bei dieser Verfahrensweise wird
ein allmählicher Anstieg des Chlorgehaltes der Alkylbenzole und der rückgeführten Paraffine festgestellt.
Wenn der Chlorgehalt der Alkylbenzole den Wert von 200 ppm erreicht, werden die in der Destillationistufe in
einer Menge von etwa 1150 kg/Stunde zurückgewonnenen
Paraffine nicht direkt in die Chlorierungsstufe rückgeführt, sondern mit einer Geschwindigkeit von 0,5
Liter pro Liter Katalysator und Stunde in einen Reaktor eingespeist, der gleichzeitig mit einer solchen Wasserstoffmenge
beschickt wird, daß das Volumverhältnis
ίο von Wasserstoff: Paraffin annähernd 5 : I beträgt. Der
Reaktor, der bei einer Temperatur von 18O0C und einem
Druck von etwa 10 bar gehalten wird, enthält einen aus Palladium auf einem Aluminiumoxid-Träger in einer
Menge von 0,5 Gewichtsprozent bestehenden Hydrierungskatah'sator
in Form von 4 mm großen Zylindern. Das aus dem Hydrierungskatalysator abgezogene
Produkt wird zusammen mit 30 Gewichtsprozent frischen, handelsüblichen Paraffinen in die Chlorierungsstufe
rückgeführt. Durch diese Maßnahmen wird
jo der Chlorgehalt der Alkylbenzole auf etwa 15 ppm
erniedrigt, und der Gehalt an 3-omatischen Verbindungen,
der durch Messung im uri"-avioletten .Sneklralbereich
bestimmt wird, fällt unter 0,05 Gewichtsprozent. Diese Werte werden während der gesamten Laufzeit
erhalten. Die erfindungsgemäß hergestellte-·;, hochwertigen n-Alkylbenzole weisen keinen unangenehmen
Geruch auf.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von n-Alkylbenzolen
durch leflweises Chlorieren von η-Paraffinen mit 9 bis 15 Kohlenstoffatomen, Alkylieren von Benzol im
Überschuß mit den erhaltenen chlorierten Paraffinen in Gegenwart von AlCI3 als Katalysator,
Abtrennen des Katalysators. Fraktionieren des in der Alkylierungsstufe erhaltenen Reaktionsgemisches
und Rückführen des nicht umgesetzten Benzols und der nicht umgesetzten Paraffine,
dadurch gekennzeichnet, daß man die aus
der Fraktionierungsstufe zurückgewonnenen Paraffine vor der Rückführung in die Chlorierungsstufe
bei Temperaturen von 50 bis 300° C, Drücken von etwa I bis 40 bar und Volumverhältnissen von
Wasserstoff: Paraffin von 1 : I bis 10 : 1, in Gegenwart von feinverteilten Trägerkatalysatoren, die ein
Metall der Gruppe VIII des Periodensystems enthalten, hydriert
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß man die Hydrierung in Gegenwart von metallischem Palladium auf gekörntem Aluminiumoxid
als Träger im Gewichtsverhältnis von metallischem Palladium : Aluminiumoxid von 0,00! : I bis
0,1 : 1 durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Einspeisgeschwindigkeit der zurückgeführten flüssigen Paraffine auf
einen Wert von 0.1 bis 2 Liier pro Liter Katalysator
und Stunde einstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung bei
Temperaturen von 15C bis 2000C. Drücken von etwa
5 bis 20 bar und Volumverhältnissen von Wasserstoff : Paraffin von 5 : 1 bis 6 : I durchführt.
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