2,6-Dichlortoluol ist ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung verschiedener Wirkstoffe für Agrochemikalien und Pharmazeutika. Bei der Herstellung von Chlor- toluol fallen üblicherweise Isomerengemische von Di-und Trichlortoluolen an, aus denen bisher aber das 2,6-Dichlortoluol nicht selektiv abgetrennt werden konnte und die daher mit hohem Kostenaufwand entsorgt werden mussten.

Aus"Catalytic Hydrogenation over Platinum Metals" (P. N. Rylander, Academic Press 1967, Seiten 405-425) ist es grundsätzlich bekannt, dass man Chlorbenzole in Gegenwart von Wasserstoff an Katalysatoren auf der Basis von Metallen der Platin- Gruppe hydrodechlorieren kann. Aufgrund der zumeist nur geringen Selektivität werden jedoch in der Regel nur Teilumsätze erzielt. Es wird ferner beschrieben, dass sich Reaktionsgeschwindigkeit und Umsatz von Hydrodehalogenierungen durch den Zusatz von Basen wie z. B. Natriumacetat, Alkalihydroxid steigern lassen. Auf Seite 417 von"Catalytic Hydrogenation over Platinum Metals"wird darauf hingewiesen, dass sich Halogenreste leicht von aromatischen Ringen enfernen lassen und dass es sehr schwierig sei, einen gewissen Anteil der Halogenreste am aromatischen Ring zu erhalten, weswegen häufig ausschließlich die Bildung von Cyclohexan beobachtet werde. Als Trägermaterial für die Katalysatoren wird Aktivkohle beschrieben (siehe Seite 425). Aus"Heterogeneous Catalysis for the Synthetic Chemist" (R. L.

Augustine, Marcel Dekker Inc. 1995, S. 534-537) ist es ferner bekannt, dass die Ver- wendung unpolarer Lösungsmittel wie Ethylacetat, Benzol oder Cyclohexan zu einer Verringerung der Dechlorierungsrate führt.

Aus DE-OS-43 34 792 ist ein Verfahren zur Hydrodehalogenierung von haloge- nierten Benzolen bekannt, bei dem Katalysatoren eingesetzt werden, die durch

Aufbringen eines oder mehrerer Salze von Pd und/oder Pt und gegebenenfalls eines Kupfersalzes auf ein Aluminiumoxid-oder Titandioxid-Trägermaterial erhalten werden. Ziel des Verfahrens ist die Rückführung höherhalogenierter Benzole in die Wertstoffe Benzol und Monochlorbenzol. Hervorgehoben werden bei diesem Verfah- ren die guten Umsätze sowie die Tatsache, dass bei der Hydrodehalogenierung von Di-oder Trihalogenbenzolen praktisch kein Cyclohexan bzw. Cyclohexanderivate entstehen. Der Frage der Selektivität der Hydrodehalogenierung wird mangels ande- rer Nicht-Halogen Substituenten am Benzol-Ring keinerlei Bedeutung beigemessen.

In der JP 40-12694 B4 ist ein Verfahren zur selektiven Herstellung von 2,6-Dichlor- toluol durch Hydrodechlorierung von 2,3,6-Trichlortoluol beschrieben, bei dem ein Palladium-haltiger Katalysator eingesetzt wird. Als essentielle Bedingung für dieses Verfahren wird hervorgehoben, dass in flüssiger Phase gearbeitet wird. Beschrieben wird ferner, dass der Katalysator ein beliebiges Trägermaterial enthalten kann.

Explizit genannt werden als Träger Kohlen, Aktivkohle, Russ, Bariumsulfat, Silika und Diatomeenerde. In den Beispielen wird so vorgegangen, dass der Aktivkohle- geträgerte Palladium-Katalysator in das Edukt-Gemisch gegeben wird, die Reak- tionstemperatur eingestellt wird und durch die erhaltene Schmelze Wasserstoff geblasen wird. Das Produktgemisch wird anschließend zusammen mit einem Über- schuss Wasserstoff gasförmig aus dem Reaktor ausgetragen und nachfolgend kon- densiert. Eigene Untersuchungen ergaben, dass bei diesem Verfahren der Nachteil auftritt, dass der in den Beispielen beschriebene Palladium-Katalysator sehr schnell an Aktivität verliert, d. h. eine geringe Standzeit besitzt, so dass ein Katalysator- wechsel in kurzen Zeitabständen erforderlich ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit darin, ein Verfahren bereit- zustellen, das die Herstellung bzw. Gewinnung von 2,6-Dichlortoluol mit einer hohen Selektivität ermöglicht und einen Katalysator zu finden, der gleichzeitig eine verbesserte Langzeitstabilität aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung bzw. Gewinnung von 2,6-Dichlortoluol durch katalytische Hydrodechlorierung von Polychlortoluolen enthaltenden Gemischen in Gegenwart von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass in Gegenwart eines Aluminiumsilikat-geträgerten Pd-haltigen Katalysators gearbeitet wird.

Als Polychlortoluole enthaltende Gemische werden im erfindungsgemäßen Verfah- ren bevorzugt Di-und/oder Trichlortoluole enthaltende Gemische eingesetzt. Über- raschenderweise gelingt es mit diesem Verfahren, solche Isomerengemische von ver- schiedenen Dichlortoluolen und/oder Trichlortoluolen über eine lange Betriebszeit hinweg mit ausgezeichneter Selektivität zu hydrodechlorieren und aus dem Reak- tionsprodukt 2,6-Dichlortoluol in hoher Reinheit zu isolieren.

Bewährt hat sich der Einsatz von Dichlortoluol-Gemischen, die mindestens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 15 Gew.-% und insbesondere mindestens 30 Gew.-% 2,6-Dichlortoluol, bezogen auf das gesamte Dichlortoluol-Gemisch ent- halten.

Bewährt hat sich ferner der Einsatz von Trichlortoluol-Gemischen, die mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-% und insbesondere mindestens 60 Gew.-% an 2, x, 6-Trichlortoluolen, bezogen auf das gesamte Trichlortoluol- Gemisch, enthalten, wobei x für 3,4 und/oder 5 stehen kann.

Wesentlich ist im erfindungsgemäßen Verfahren der Einsatz von geträgerten Pd- haltigen Katalysatoren, wobei der Katalysatorträger ein Aluminiumsilikat enthält.

Solche Trägermaterialien sind dem Fachmann bekannt. Bei dem Begriff Aluminium- silikat handelt es sich um eine Sammelbezeichnung für Verbindungen mit unter- schiedlichen Anteilen A1203 und Si02. zou den Aluminiumsilikaten gehören z. B.

Zeolithe, Feldspäte und Feldspatvertreter. Zu den Aluminiumsilikaten gehören auch die trimorphe Gruppe Al2Si05 (A1203'Si02). Auch schlecht kristallisierende oder amorphe Aluminiumsilikate können verwendet werden. Bevorzugt werden amorphe

Alumosilikate und Zeolithe eingesetzt. Die erfindungsgemäß einzusetzenden Alumi- niumsilikat-Trägermaterialien besitzen bevorzugt ein Si02 : Al203-Gewichtsverhältnis von (200-1) : (1-200), besonders bevorzugt von (20-1) : (1-20).

Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass die Verwendung eines speziellen Katalysatorträgers essentiell für Aktivität, Selektivität und Standzeit des Katalysators bei der Herstellung bzw. Gewinnung von 2,6-Dichlortoluol ist, geht deutlich über die Lehre der JP 40-12694 B4 hinaus, da dort der Frage, ob die Hydrodechlorierung durch Verwendung eines Katalysatorträger überhaupt verbessert wird und wenn ja durch welchen Katalysatorträger, keinerlei Bedeutung beigemessen wurde.

Es hat sich bewährt, Aluminiumsilikat-haltige Trägermaterialien mit einem spezi- fischen Porenvolumen von größer 10 ml/kg, bevorzugt im Bereich von 10- 1000 ml/kg und insbesondere im Bereich von 200-800 ml/kg einzusetzen. Die BET- Oberfläche der Trägermaterialien liegt bei 5-800 m2/g, bevorzugt bei 10-500 m2/g und insbesondere bei 50-500 m2/g.

Die eingesetzten Katalysatoren enthalten als katalytisch aktive Metallkomponente Palladium in einer Menge von 0,1-10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5-5 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Katalysator. Neben Palladium können die Katalysatoren auch noch weitere, die selektive Hydrodechlorierung begünstigende Metalle wie z. B.

Kupfer in elementarer und/oder ionischer Form oder aber andere Metalle der VIII.

Nebengruppe des Periodensystems wie Ruthenium, Rhodium oder Platin enthalten.

Falls Kupfer als weitere Komponente zugegen ist, beträgt das Gewichtsverhältnis von Kupfer zu Palladium bevorzugt (0,5-50) : 100, insbesondere (1-10) : 100. Falls ein oder mehrere Metalle der VIII. Nebengruppe des Periodensystems anwesend sind, so beträgt das Gewichtsverhältnis dieser Metalle zu Palladium (0,02-0,5) : 1, bevorzugt (0,05-0,2) : 1. Bevorzugt werden Aluminiumsilikat-geträgerte Katalysatoren einge- setzt, die als katalytisch aktive Metallkomponente ausschließlich Palladium auf- weisen.

Es können sowohl Katalysatoren eingesetzt werden, bei denen sich die Metalle nur in einer äußeren Randzone des Katalysatorkorns befinden, sogenannte Schalenkataly- satoren, als auch solche Katalysatoren, bei denen die Metalle homogen über das Katalysatorkorn verteilt sind.

Für die Herstellung der Katalysatoren wird Palladium in Form seiner Verbindungen wie z. B. Ammoniumhexachloropalladat, Dihydrogentetrachloropalladat, Natrium- tetrachloropalladat, Kaliumtetrachloropalladat, Ammoniumtetra-chloropalladat, Palladiumnitrat, Diammindichloropalladium, Diammin-dinitropalladium, Palladium- oxid, Bisacetylacetonatopalladium (II), Palladiumacetat, Bis (dibenzylidenaceton)- palladium (0), Bis (acetonitril) dichloro-palladium (II), Dichloro (cycloocta-1,5-dien)- palladium (II) oder Allyl (pentadienyl)-palladium (II) oder in kolloidaler Form auf dem Aluminiumsilikat-haltigen Trägermaterial fixiert. Wenn Kupfer als metallisch aktive Katalysatorkomponente in den Katalysatoren anwesend ist, so wird dieses ebenfalls in Form seiner Verbindungen wie z. B. Kupferchlorid, Kupfernitrat, Kupferoxid, Kupfersulfat, Kupfercitrat, Kupferoxalat oder Kupferacetat oder in kolloidaler Form auf dem Aluminiumsilikat-haltigen Trägermaterial fixiert. Analoges gilt für das Aufbringen von ein oder mehreren anderen Metallen der VIII. Nebengruppe des Periodensystems wie z. B. Ruthenium, Rhodium oder Platin.

Die Trägerung der Metallkomponenten kann nach dem Fachmann bekannten Ver- fahren erfolgen. Man kann beispielsweise so vorgehen, dass man den Aluminium- silikat-Katalysatorträger mit einer Lösung der Metallkomponente (n), vorzugsweise in Wasser, tränkt. Die Menge an Lösung ist dabei vorzugsweise so zu bemessen, dass das Volumen der Tränklösung dem Porenvolumen des Trägers entspricht. Um größere Mengen der Metallkomponente (n) aufzubringen, kann die Tränkung mehrmals wiederholt werden. Man kann auch so vorgehen, dass man das Träger- material und die Metallkomponente (n) mit einer Flüssigkeit vermischt. Vorzugs- weise setzt man die Metallkomponente (n) in gelöster Form ein. Gegebenenfalls fügt man zu der Mischung ein Fällungsmittel oder ein Reduktionsmittel hinzu, um die Metallkomponente (n) vollständig auf dem Träger abzuscheiden. Anschließend kann

man die Flüssigkeit z. B. durch Filtrieren oder Abdestillieren entfernen. Es ist auch möglich, den Träger in einer beheizten rotierenden Trommel mit einer Lösung der Metallverbindung (en) zu besprühen und das Wasser gleichzeitig zu verdampfen.

Das Aluminiumsilikat-Trägermaterial kann in Pulverform oder als Formkörper wie z. B. Granulat, Extrudat oder als Tabletten eingesetzt werden. Werden pulverförmige Trägermaterialien eingesetzt, so können daraus nach Aufbringung der Metallkompo- nenten z. B. durch Extrudieren oder Tablettieren ebenfalls Katalysatorformkörper hergestellt werden.

Werden die Katalysatoren im erfindungsgemäßen Verfahren in Pulverform einge- setzt, so hat es sich bewährt, die Reaktion in Suspensionsreaktoren wie z. B. Rühr- kesseln oder Blasensäulenreaktoren durchzufi. ihren. Bei Verwendung der Katalysa- toren in stückiger Form werden dagegen Festbettreaktoren bevorzugt. Besonders bevorzugt ist es, den Katalysator in einem Rohrreaktor als Festbett zu fixieren. Das Wasserstoff enthaltende Reaktionsgemisch wird dann in Form einer hydraulischen Flüssigphase, einer Tricklephase oder einer Rieselphase durch den Rohrreaktor gefordert.

Der nach Aufbringung der Metallkomponenten auf das Trägermaterial erhaltene Katalysator kann direkt im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden oder aber auch vor dem Einsatz getrocknet, kalziniert und/oder mit Reduktionsmitteln, wie z. B. Wasserstoff aktiviert werden. Diese Aktivierung wird bei einer Temperatur von 50-250°C, vorzugsweise 100-200°C und besonders bevorzugt 130-180°C und einem Wasserstoffdruck von 0,1- 10 bar, vorzugsweise 0,5-5 bar und insbesondere 1-4 bar durchgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren selber wird bei 100-250°C, bevorzugt 130-240°C und insbesondere 150-230°C durchgeführt.

Wasserstoff kann im erfindungsgemäßen Verfahren in üblichen Qualitäten eingesetzt werden. Es hat sich bewährt, bei einem Gesamtdruck von 1-20 bar, vorzugsweise 1- 10 bar und insbesondere 1-6 bar zu arbeiten. Man kann den Wasserstoff dabei auch im Gemisch mit einem Inertgas, z. B. Stickstoff, Argon, Helium oder Methan ein- setzen. Der Wasserstoff-Gehalt solcher Gemische kann beispielsweise 10-90 Vol-% betragen.

Man kann das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich oder diskontinuierlich durchführen, bevorzugt wird kontinuierlich gearbeitet.

Bei kontinuierlicher Durchführung beträgt die Belastung des Katalysators, definiert durch die sogenannte WHSV (weight hour space velocity : Massenstrom Edukt pro Katalysatormasse und Zeiteinheit) 0,05-1/h, vorzugsweise 0,1-0,5/h und insbeson- dere 0,1-0,3/h.

Der eingesetzte Wasserstoff-Strom liegt üblicherweise bei 1-100 Nl/ (kg Katalysator und Stunde), vorzugsweise bei 10-90 Nl/ (kg Katalysator und Stunde) und insbeson- dere bei 25-75 Nl/ (kg Katalysator und Stunde).

Die kontinuierliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt übli- cherweise so, dass die eingesetzten Polychlortoluole enthaltenden Gemische zusam- men mit dem Wasserstoff als flüssige oder flüssig/gasförmige Phase bei der ge- wünschten Reaktionstemperatur durch einen den Katalysator enthaltenden Reaktor gepumpt werden.

Die erfindungsgemäße Hydrodechlorierung führt zu Reaktionsgemischen, in denen das gewünschte 2,6-Dichlortoluol in guter Ausbeute enthalten ist und durch Destillation und Kristallisation leicht und in hoher Reinheit abtrennbar ist. 2,5- Dichlortoluol, welches sich destillativ in keiner Weise von 2,6-Dichlortoluol abtren- nen lässt und damit theoretisch eine maßgebliche Verunreinigung von 2,6-Di- chlortoluol darstellt, ist in den Reaktionsgemischen nur in extrem geringem Maß

enthalten. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich ferner durch eine sehr hohe Standzeit und ausgezeichnete Wiedereinsetzbarkeit des Katalysators aus.

Von Vorteil ist im erfindungsgemäßen Verfahren, dass der Katalysator von der Reaktionsmischung leicht durch technische Trennoperationen abgetrennt und ohne Aktivitätsverlust wiederverwendet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht neben der einfachen und selektiven Gewinnung von 2,6-Dichlortoluol durch Hydrodechlorierung von Gemischen aus polychlorierten Toluolen auch die Wiedergewinnung von Monochlortoluolen, insbesondere 2-Chlortoluol. Diese Substanzen stellen wertvolle Rohstoffe dar, die somit in den Rohstoffkreislauf zurückgeführt werden können.

Werden Dichlortoluol-Isomerengemische als Edukte eingesetzt, so zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass 2,4- und 2,5-Dichlortoluol selektiv hydrodechloriert werden, während dagegen das 2,6-Dichlortoluol nur in sehr geringem Umfang hydrodechloriert wird. Gleichzeitig wird nur wenig Toluol gebildet. Dies ist besonders von Vorteil, da Toluol erneut chloriert werden müsste, um es in den Wertstoffkreislauf zurückzubringen.

Werden Trichlortoluol-Isomerengemische als Edukte eingesetzt, so wird bei der Hydrodechlorierung bevorzugt 2,6-Dichlortoluol gebildet.

Beispiele : I Katalysator-Herstellung Beispiel 84 g amorphes Alumosilikat (Schüttdichte 840 g/l, mittlere Partikelgröße 1-3 mm ; spezifische Oberfläche 420 m2/g ; Siliziumdioxidgehalt 77 Gew.-% ; Aluminium- oxidgehalt 10 Gew.-%) wird mit 22,7 ml einer wässrigen Lösung von 16 g Natrium- tetrachloropalladat getränkt und 4 Stunden bei 110°C an der Luft getrocknet.

Beispiel B In Analogie zu Beispiel 1 wird ein Katalysator unter Verwendung des folgenden Trägermaterials hergestellt.

Amorphes Alumosilikat (Schüttdichte 370 g/l ; mittlere Partikelgröße 1,7 mm ; Poren- volumen 600 ml/g ; spezifische Oberfläche 305 m2/g, Siliziumdioxidgehalt 40 Gew.-% ; Aluminiumoxidgehalt 60 Gew.-%) Beispiel C Man tränkt 25 g Zeolith H-ZSM 5 mit 9ml einer wässrigen Lösung von 0,125 g Diammindichloropalladium, lässt 24 Stunden stehen und trocknet 4 Stunden bei 110°C an der Luft.

II Hydrodechlorierung Versuch 1 In ein Reaktorrohr mit einem Innendurchmesser von 1,8 cm werden 100 g des in Bei- spiel A hergestellten Katalysators eingefüllt (Schütthöhe 42 cm). Anschließend wird das Reaktorrohr auf 175°C erwärmt und mit Wasserstoff gespült.

Nach einer Stunde unter diesen Reaktionsbedingungen wird ein Volumenstrom von 10 ml/h eines Gemisches bestehend aus 23,4 % 2,4-Dichlortoluol 40,4 % 2,5-Dichlortoluol und 36,2 % 2,6-Dichlortoluol zusammen mit 5Nl/h Wasserstoff bei einer Temperatur von 170°C und einem Druck von 1-3 bar durch den Reaktor gepumpt. Das Produktgemisch wird nach Verlassen des Reaktors auf Raumtemperatur abgekühlt und die Phasen getrennt. Die über GC- Analyse erhaltene Zusammensetzung der flüssige Rohproduktphase ist in der nach- folgenden Tabelle angegeben.

Die gleiche Zusammensetzung des Produktgemisches wird auch nach 1000 Stunden Reaktionszeit erhalten, wodurch die hohe Standstabilität des Katalysators belegt wird.

Vergleichsbeispiel 1 (Pd auf Aktivkohle) Die Durchführung erfolgt wie in Versuch 1 beschrieben, allerdings unter Verwen- dung eines Pd-Katalysators, bei dem 10 % Pd auf Aktivkohle als Trägennaterial aufgebracht ist. Bei einer Reaktionstemperatur von 160°C und einem Wasser-

stoffstrom von 2,6 Nl/h erhält man nach 60 Stunden ein Produktgemisch, dessen Zusammensetzung in der nachfolgenden Tabelle angegeben ist.

Bereits nach 160 Stunden Betriebszeit zeigt der Katalysator nur noch eine minimale Hydrodechlorier-Aktivität.

Vergleichsbeispiel 2 (Pd auf Si02) Dieser Vergleichsversuch wird analog zu Versuch 1 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von Si02 als Trägermaterial. Die Zusammensetzung des erhaltenen Produktgemisches ist in der nachfolgenden Tabelle angegeben.

Auch bei niedrigeren Reaktionstemperaturen (110-150°C) setzt dieser Katalysator das Dichlortoluol-Gemisch unselektiv zu einem Methylcyclohexan-Toluol Gemisch um, wobei der Toluolgehalt mit zunehmender Temperatur steigt.

Vergleichsbeispiele 3 a-c (Pd auf A1203) Dieser Vergleichsversuch wird ebenfalls analog zu Versuch 1 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von A1203 als Trägermaterial. Die bei verschiedenen Reaktions- temperaturen erhaltenen Zusammensetzungen des Produktgemisches sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Die Tabelle enthält jeweils auch das Verhältnis von 2,5-Dichlortoluol : 2,6-Dichlor- toluol, da 2,5-Dichlortoluol nicht von 2,6-Dichlortoluol abtrennbar ist und somit auch nach Aufreinigung der unten angegebenen Rohproduktgemische im 2,6-Di- chlortoluol als Verunreinigung zugegen ist. VersuchVergleichsversuche 1123a3b3c TrägermaterialA1203/Aktiv-Si02A1203A1203A1203 Si02kohle Reaktionstemperatur[°C]170160170170150130 Wasserstoff[NI/h]52,65555 Zusammensetzung[Gew.-O/o] Methylcyclohexan------1823,34,5 Toluol150,7280906721 2-Chlortoluol5020,61 823,317,6 3-Chlortoluol0,2 4-Chlortoluol0,1 2,4-Dichlortoluol1,919,1---11, 0 2,5-Dichlortoluol4,2 18,8 2,6-Dichlortoluol2726,9 26,0 Verhältnis6,40,9n.b.---38,81,1 2,6-Dichlortoluol : 2,5-Dichlortoluol

Versuch 2 : Versuch 2 wird analog zu Versuch 1 durchgeführt. Allerdings wird ein Gemisch aus 95 % 2,3,6-Trichlortoluol 1,8 % 2,4,6-Trichlortoluol und 1,8 % 2,4,5-Trichlortoluol in einer Menge von 10 ml/h bei 200°C und einem Wasserstoffstrom von 5Nl/h durch das Reaktorrohr geleitet. Nach Phasentrennung erhält man ein Produktgemisch mit der in der folgenden Tabelle aufgeführten Zusammensetzung.

Die erreichte Selektivität liegt bei 45%. Versuch2 Methylcyclohexan Toluol3,9 2-Chlortoluol7,4 3-Chlortoluol 4-Chlortoluol 2,3-Dichlortoluol9,6 2,4-Dichlortoluol0,1 2,5-Dichlortoluol0,4 2,6-Dichlortoluol18,5 2,3,6-Trichlortoluol57,3 2,4,6-Trichlortoluol0,6 2,4,5-Trichlortoluol1,1 Verhältnis46,3 2,6-Dichlortoluol: 2,5-Dichlortoluol