ПОЛУЧЕНИЕ ЦИКЛОГЕКСАНА
Основной метод получения циклогексана - гидрирование бензола. Другие методы - выделение из нефтяных фракций С6 экстрактивной ректификацией или комплексообразованием с тиокарбамидом, а также синтез, в частности деметилированием метилциклогексана, - широкого практического применения не получили [249, 406].
Кинетика и технология процесса гидрирования бензола на вольфрам-никель-сульфидном, №-Сг, Р1-катализаторах в газовой фазе, а также жидкофазного процесса Французского института нефти рассмотрены в монографии [249].
Недостаток промышленного никель-хромового катализатора - жесткие условия процесса: температура 200-270 °С и давление водорода 8-12 МПа. Недостаток гомогенных катализаторов, в частности водных растворов солей рутения [407], - сложность выделения катализатора из продуктов реакции. Предложено использовать нанесенный рутениевый катализатор - 0.5—1 % (мае.) Ии на у-А1203 [408]. При проведении гидрирования в мягких условиях (90-120 °С, давление водорода 0.5 МПа) при скорости подачи бензола 0.2 ч 1 и мольном соотношении Н2 : С6Н6 = (3-5): 1 получается чистый циклогексан, причем катализатор не снижает активности в течение 400 ч.
Исследована активность ряда мелкодисперсных катализаторов на основе металлов платиновой группы на у-А1203 при гидрировании бензола при 100 °С и давлении водорода 1 МПа [409]. Установлен ряд активности катализаторов: 1 % Ш1 > 1 % Ии > > 5 % Р<1 > 0.5 % Р1. Наибольший выход циклогексана - 94 % достигнут на родиевом катализаторе.
В качестве носителя для металлического никеля предложено использовать ос-фосфаты циркония, модифицированные фторированным А1203. Катализаторы, содержащие 15 и 20 % (мае.) №, восстановленные при 500 °С, более активны, чем эталонный катализатор №/А1203. Конверсия бензола в циклогексан 100 %, дезактивация катализатора незначительна, по крайней мере, в течение 20 ч [410].
Отмечается, что модификация платинового катализатора (0.35 % (мае.) Р1/А1203) иридием или рением и в качестве второго металла родием и ураном, а также хлорирование или фторирование катализаторов повышают их активность при гидрировании бензола и толуола [411]. Толуол до метилциклогексана на этих катализаторах гидрируется лучше, чем бензол до циклогек - сана.
Исследована кинетика жидкофазного гидрирования бензола и толуола на осмиевом катализаторе (5 % (мае.) Os на активированном угле БАУ), и установлено, что скорость гидрирования бензола в 4 раза выше, чем толуола [412].
Ряд работ по гидрированию бензола до циклогексана, появившихся в последние годы, связан с удалением токсичного бензола из бензина. Процесс гидрирования бензола может проводиться лишь до циклогексана (процесс "Ben-Sat") или сопровождаться изомеризацией циклогексана в метилциклопентан для повышения октанового числа гидрогенизата (процесс "Репех - Plus") с использованием металлического катализатора "UOP". К 1998 г. процессы "Penex-Plus" и "Ben-Sat" применялись на трех промышленных установках [413].
Фирма "Cdtech" (США, Техас) разработала совмещенный реакционно-ректификационный процесс каталитического гидрирования бензола до циклогексана в ректификационной колонне, в которой теплота реакции используется для непрерывного разделения продуктов. Процесс может быть применен для удаления бензола из катализатов риформинга [414].
Использование совмещенного реакционно-ректификационного процесса производства циклогексана позволяет снизить давление с 2.4-3.2 до 1.4-1.75 МПа и температуру с 260 до 150- 205 °С, сократить на 25 % капитальные затраты. Уменьшается также образование побочных продуктов, циклогексан содержит лишь 10 ppm бензола [415].
Запатентован способ селективного гидрирования бензола, содержащегося в бензине наряду с толуолом и ксилолами, основанный на проведении процесса в двухфазной водно-органической системе с использованием в качестве катализаторов водорастворимых комплексных соединений металлов VIII группы, например Ru(C6H4C12). Гидрирование идет в водной фазе, в которой растворимость бензола выше, чем толуола и ксилолов, в 3.5 и 12 раз [416].