CS239237B1 - Production method of technical 2-ethylhexane acid - Google Patents

Abstract

Dvoustupňový způsob výroby technické kyseliny 2-etylhexanové s využitím selektivní hydrogenace 2-etyl-2-hexenalu na katalyzátoru obsahujícím paladium na alumině a oxidace produktu hydrágenace v kapalné fázi vzduchem nebo kyslíkem, při němž hydrogenace probíhá při teplotě 90 až 130 °C, tlaku 0,01 až 5,0 MPa vodíkem čistoty 70 až 100 % molárnich a při molárním poměru vodíku k aldehydu I : I až 100 : 1 a zkondenzovaný surový produkt hydrogenace se oxiduje při teplotě 10 až 100 °C, tlaku 0,1 až 1,0 MPa, průtoku vzduchu nebo kyslíku 0,3 až 5,0 kmol kyslíku na 1 m5 reakčního prostoru a za katalytického působení vodného roztoku hydroxidu sodného nebo draselného nebo 2-etylhexanoátu sodného při molárním poměru alkalického kovu k 2-etylhexanalu 0,001 až 0,1 : 1. Připravená kyselina 2-etylhexanová má čistotu vyhovující například pro přípravu katalyzátoru pro hydroformylaci alkenů.Two-stage manufacturing method 2-ethylhexanoic acid using selective hydrogenating 2-ethyl-2-hexenal on the catalyst containing palladium on alumina and oxidizing the hydration product to the liquid phase with air or oxygen, wherein the hydrogenation at a temperature of 90 to 130 ° C, pressure of 0.01 to 5.0 MPa hydrogen purity 70 up to 100 mol% and at a molar ratio hydrogen to aldehyde I: I to 100: 1 and condensed crude hydrogenation product oxidized at 10 to 100 ° C, pressure 0.1 to 1.0 MPa, air or oxygen flow 0.3 to 5.0 kmol of oxygen per 1 m5 of reaction space and under catalytic action aqueous sodium hydroxide solution or potassium or 2-ethylhexanoate sodium at a molar ratio of alkali metal to 2-ethylhexanal 0.001 to 0.1: 1. The 2-ethylhexanoic acid prepared is pure for example for preparation an alkene hydroformylation catalyst.

Description

Vynález se týká dvoustupňového způsobu výroby kyseliny 2-etylhexanové selektivní hydrogenací 2-etyl-2-fiexeřialu a oxidaci meziproduktu na výsledný produkt, jimž je technická kyselina 2-etylhexanová.The present invention relates to a two-step process for the preparation of 2-ethylhexanoic acid by selective hydrogenation of 2-ethyl-2-oxalic acid and oxidation of the intermediate to the final product, which is 2-ethylhexanoic acid.

□sou známy v podstatě dvě průmyslově realizovatelné cesty získáváni kyseliny 2-etylhexanové. První je oxidace 2-etylhexanolu, prováděná bučí v tavenině hydroxidu alkalického kovu, nebo v kapalné fázi kyslíkem, obsahujícím ozón. Připravovat kyselinu 2-etylhexanovou v tavenině hydroxidu alkalického kovu je nevýhodné z důvodu obtížné manipulace s médii a z důvodu korozního působeni· Oxidaci plynem obsahujícím ozón je nutno považovat za nevhodnou pro technickou aplikaci z důvodu obtížného a nákladného získávání ozónu.There are essentially two industrially viable routes for obtaining 2-ethylhexanoic acid. The first is the oxidation of 2-ethylhexanol, carried out either in the alkali metal hydroxide melt or in the liquid phase with ozone-containing oxygen. The preparation of 2-ethylhexanoic acid in an alkali metal hydroxide melt is disadvantageous due to the difficulty of handling the media and due to the corrosive effect.

Další popsanou metodou přípravy kyseliny 2-etylhexanové je oxidace 2-etylhexanolu, prováděná obvykle v kapalné fázi v přítomnosti katalyzátoru, jimž bývají nejčastěji manganaté soli, nebo některé soli kobaltnaté. Popsáno je i použití mravenčanů alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin.Another method for the preparation of 2-ethylhexanoic acid is the oxidation of 2-ethylhexanol, usually carried out in the liquid phase in the presence of a catalyst, most often manganese salts or some cobalt salts. The use of alkali metal or alkaline earth metal formates is also described.

Výchozí surovinu pro oxidaci 2-etylhexanalu lze nejvýhodněji připravit hydrogenací 2-etyl-2-hexenalu, který je meziproduktem při výrobě 2-etylhexanolu v procesu oxosyntézy. 3e známo použiti katalyzátoru obsahujícího měň (Cu), nikl (Ni) pro hydrogenaci. Aktivní komponenty jsou bučí ve formě kovu (Cu, Ni), nebo sirníku (NiS). Dalším katalyzátorem je paladium. Hydrogenace se provádí při teplotách 190 až 230 °C, tlaku do 10 MPa.The starting material for the oxidation of 2-ethylhexanal is most preferably prepared by hydrogenation of 2-ethyl-2-hexenal, which is an intermediate in the production of 2-ethylhexanol in the oxosynthesis process. It is known to use a catalyst comprising copper (Cu), nickel (Ni) for hydrogenation. The active components are either metal (Cu, Ni) or sulphide (NiS). Another catalyst is palladium. Hydrogenation is carried out at temperatures of 190 to 230 ° C, pressure up to 10 MPa.

- 2 239 237- 2 239 237

Žádný z uvedených způsobů neřeší komplexně otázku problematiky výroby kyseliny 2-etylhexanová, tj. problematiku optimální volby způsobu provedeni a optimální volby kombinace dílčích stupňů vedoucích od dostupného výchozího produktu 2-etyl2-hexenalu ke kyselině 2-etylhexanové.None of the above methods comprehensively addresses the issue of 2-ethylhexanoic acid production, i.e., the optimal choice of the mode of operation and the optimum choice of the sub-steps leading from the available 2-ethyl-2-hexenal starting product to 2-ethylhexanoic acid.

Tyto nedostatky řeší postup podle vynálezu. Podstatou vynálezu je zjištěni, že při vhodném způsobu provedeni a vhodných podmínkách, přičemž limitujícími prvky z hlediska selektivity procesu je volba katalytického systému a podmínek v oxidačním stupni, lze připravit technickou kyselinu 2-etylhexanovou o čistotě vyhovující pro některá technická použiti, např. pro přípravu katalyzátoru pro hydroformylaci alkenů, jednoduchým způsobem bez mezioperace čištánl meziproduktu a bez nutnosti čištění konečného produktu.These drawbacks are solved by the process according to the invention. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a 2-ethylhexanoic acid of technical purity suitable for certain technical applications, e.g. for the preparation of a catalyst system and oxidation stage conditions. a catalyst for the hydroformylation of alkenes, in a simple manner without intermediate purification of the intermediate and without the need to purify the end product.

Podle vynálezu způsob výroby technické kyseliny 2-etylhexanové s využitím selektivní hydrogenace 2-etyl-2-hexenalu na katalyzátoru obsahujícím paladium na alumině a oxidace produktu hydrogenace v kapalná fázi vzduchem nebo kyslíkem spočívá v tom, že 2-etylhexenal se hydrogenuje při teplotě 90 až 130 °C, výhodně 110 až 125 °C, tlaku 0,01 až 5,0 MPa vodíkem čistoty 70 až lOÓ % molárních, s výhodou 80 až 100 % molárních a při molárním poměru vodíku a aldehydu 1:1 až 100:1, výhodně 5:1 až 15:1, a zkondenzovaný surový produkt hydrogenace se oxiduje při teplotě 10 až 100 °C, výhodně 30 až 50 °C, tlaku 0,1 až 1,0 MPa, průtoku vzdu«? chu nebo kyslíku 0,3 až 5,0, výhodně 0,5 až 1,0 kmol kyslíku na 1 m³ reakčního prostoru a za katalytického působení vodného roztoku hydroxidu sodného nebo draselného nebo 2-etylhexanoátu sodného při molárním poměru alkalického kovu k 2-etylhexanalu 0,001 a£ 0,1:1, výhodně 0,01 až 0,08:1.According to the invention, a process for the production of 2-ethylhexanoic acid using selective hydrogenation of 2-ethyl-2-hexenal on a catalyst containing palladium on alumina and oxidation of the hydrogenation product in the liquid phase with air or oxygen is characterized in that 2-ethylhexenal is hydrogenated at 90 to 130 DEG C., preferably 110 DEG to 125 DEG C., a pressure of 0.01 to 5.0 MPa with a hydrogen purity of 70 to 10 mol%, preferably 80 to 100 mol% and at a molar ratio of hydrogen to aldehyde of 1: 1 to 100: 1, preferably 5: 1 to 15: 1, and the condensed crude hydrogenation product is oxidized at a temperature of 10 to 100 ° C, preferably 30 to 50 ° C, a pressure of 1 to 10 bar, a flow rate of air. 0.3 to 5.0, preferably 0.5 to 1.0 kmol of oxygen per 1 m ³ reaction space and catalytic treatment with an aqueous solution of sodium or potassium hydroxide or sodium 2-ethylhexanoate at a molar ratio of alkali metal to 2- of ethylhexanal of 0.001 and 0,1 0.1: 1, preferably 0.01 to 0.08: 1.

Vhodným rozpouštědlem 2-etylhexanalu při oxidační reakci jsou kapalné alifatické nebo aromatické uhlovodíky, popřípadě alkoholy. Reakce však může probíhat i bez rozpouštědla.A suitable solvent for 2-ethylhexanal in the oxidation reaction is liquid aliphatic or aromatic hydrocarbons or alcohols. However, the reaction may proceed without solvent.

239 237239 237

Oxidaci lze nejvýhodněji provádět v probublávaném reaktoru, jehož účinnost může být případně zvýšena mechanickým míchadlem. Postupem podle tohoto vynálezu se dosáhne selektivity až 90 %, vztaženo na výchozí 2-etyl-l-hexenal. Nečistoty obsažené v takto připravené kyselině v množství nejvýše 30 % obsahu kyseliny 2-etylhexanové jsou převážně netěkavé 8 teplotou varu nad 145 °C, zejména 3-heptanon a 3-heptanol.Most preferably, the oxidation can be carried out in a bubbled reactor, the efficiency of which can optionally be enhanced by a mechanical stirrer. The process according to the invention achieves a selectivity of up to 90% relative to the starting 2-ethyl-1-hexenal. The impurities contained in the acid thus prepared in an amount of not more than 30% of the 2-ethylhexanoic acid content are predominantly nonvolatile 8 boiling above 145 ° C, in particular 3-heptanone and 3-heptanol.

Přednosti postupu podle vynálezu je jednoduchost provedeni, vysoká selektivita procesu a využiti běžně dostupných surovin a pomocných látek. Použité katalyzátory pro oxidaci rovněž lze bez nesnázi ze směsi separovat, lokud je to vůbec nutné.The advantages of the process according to the invention are simplicity of implementation, high process selectivity and utilization of commercially available raw materials and auxiliaries. The used oxidation catalysts can also be separated from the mixture without difficulty, if necessary.

K bližšímu objasnění postupu podle vynálezu slouží následující příklady.The following examples serve to illustrate the invention in more detail.

Přiklad 1Example 1

2-etyl-2-hexenal se kontinuálně hydrogenuje v plynné fázi v reaktoru s pevným ložem katalyzátoru. Katalyzátor obsahuje 0,4 % hmot.paladia na alumině. Pracuje se při teplotě 90 °C, tla ku 5 MPa, s vodíkem čistoty 99,5 % mol., s rychlosti nástřiku kapalného 2-etyl-2-hexenalu 0,2 dm na 1 dm katalyzátoru za hodinu, s molárním poměrem H₂: 2-etyl-2-hexenalu rovným 100:1. Zkondenzovaný produkt obsahující 93,5 % hmot. 2-etylhexanalu se naředí toluenem na koncentrací 26,6 % fimot. a v množství 500 ml (430 g) se nalije do pláětované kolony vnitřního průměru 47 mm vytemperované na 40 °C, načež se přidá 10 ml 2^ NaOH. Směs se oxiduje vzduchem přiváděným rychlosti 80 dm³/h po dobu 4 h při teplotě 40 °C a atmosférickém tlaku. Produkt odebraný po 4 hodinách obsahuje 25,2 % hmot. kyseliny 2-etylhexanové. Stupeň přeměny 2-etylhexanalu je 97 %.The 2-ethyl-2-hexenal is continuously hydrogenated in the gas phase in a fixed bed reactor. The catalyst contains 0.4 wt% palladium on alumina. It is operated at a temperature of 90 ° C, a pressure of 5 MPa, a hydrogen purity of 99.5 mol%, a feed rate of liquid 2-ethyl-2-hexenal of 0.2 dm per 1 dm of catalyst per hour, a molar ratio of H ₂ : 2-ethyl-2-hexenal equal to 100: 1. Condensed product containing 93.5 wt. The 2-ethylhexanal was diluted with toluene to a concentration of 26.6% fimot. and pour 500 ml (430 g) into a clad column of 47 mm internal diameter brought to 40 ° C, then 10 ml of 2 N NaOH was added. The mixture was oxidized with air at a feed rate of 80 dm ³ / h for 4 h at 40 ° C and atmospheric pressure. The product collected after 4 hours contained 25.2 wt. 2-ethylhexanoic acid. The degree of conversion of 2-ethylhexanal is 97%.

Příklad 2Example 2

Ve stejném zařízeni jako v přikladu 1 se postupem rovněž shodným e příkladem 1 dvoustupňové připravuje kyselina 2-etylhe- 4 239 237 xanové. Hydrogenace 2-etyl-2-hexenalu probíhá v plynné fázi při teplotě 130 °C, tlaku 0,1 MPa, s vodíkem o čistotě 70 % mol· při zachování molárního poměru vodíku vůči 2-etyl-2-hexenalu 2:1, s rychlostí nástřiku kapalného 2-etyl-2-haxenalu 0,3 dm³/h\ *In the same apparatus as in Example 1, 2-ethylhehe-4,239,237 xanoic acid was prepared by a procedure similar to Example 1 of the two-stage process. Hydrogenation of 2-ethyl-2-hexenal takes place in the gas phase at a temperature of 130 ° C, at a pressure of 0.1 MPa, with hydrogen having a purity of 70 mol%, maintaining the molar ratio of hydrogen to 2-ethyl-2-hexenal of 2: 1. Injection rate of liquid 2-ethyl-2-haxenal 0.3 dm ³ / h \ *

vztaženo na dm katalyzátoru· Meziprodukt obsahující 95 % hmot. 2-etylhexanalu ee po naředění toluenem na koncentraci 48,5 % hmot. 2-etylhexanalu oxiduje za podmínek:based on dm catalyst · Intermediate containing 95 wt. 2-ethylhexanal ee after dilution with toluene to a concentration of 48.5 wt. 2-ethylhexanal oxidizes under conditions:

objem kapaliny katalyzátor teplota tlak průtok vzduchu doba oxidaceliquid volume catalyst temperature pressure air flow oxidation time

500 ml (426 g) 40 ml 15JŽ NaOH 12 i 2,0 °C 0,95 MPa 16 dm^/h 5 h500 ml (426 g) 40 ml 15J NaOH 12 i 2,0 ° C 0,95 MPa 16 dm ^ / h 5 h

Koncentrace kyseliny 2-etylhexanové v produktu je 38,1 % hmot. při stupni přeměny 2-etylhexanalu 78 %.The concentration of 2-ethylhexanoic acid in the product is 38.1% by weight. at a conversion rate of 2-ethylhexanal of 78%.

Přiklad 3Example 3

Kyselina 2-etylhexanová ee připraví dvoustupňové katalytickou hydroganaci 2-etyl-2- hexenalu v kapalné fázi a následnou diskontinuálnl oxidaci produktu hydrogenace. Zařízení je shodné jako v příkladech 1 a 2. Hydrogenace se provádí za podmínek:2-Ethylhexanoic acid ee prepares a two-stage liquid phase catalytic hydrogenation of 2-ethyl-2-hexenal followed by discontinuous oxidation of the hydrogenation product. The apparatus is the same as in Examples 1 and 2. The hydrogenation is carried out under the following conditions:

teplota tlak čistota vodíku molární poměrtemperature pressure purity hydrogen molar ratio

H₂ : 2-etyl-2-hexenalu rychlost nástřiku kapal, fázeH ₂ : 2-ethyl-2-hexenal liquid feed rate, phase

Stupeň konverze 2-etyl-2The degree of conversion of 2-ethyl-2

120 °C 10 MPa 95 % mol.120 DEG C. 10 MPa 95 mol.

1,5:11.5: 1

1,0 dm³/dm³/h hexenalu je 99,2 % ·1.0 dm ³ / dm ³ / h hexenal is 99.2% ·

Produkt hydrogenace se po naředění 2-etylhexanolem na koncentraci 2-etylhexanalu 44,4 % hmot.oxiduje vzduchem po dobu 5 h. Pro jed- 5The hydrogenation product, after dilution with 2-ethylhexanol to a concentration of 2-ethylhexanal of 44.4% by mass, is oxidized with air for 5 h.

239 237 nu šarži se použije 500 ml (425 g) kapalné suroviny a oxidace se provádí za následujících podmínek;239 237 n of the batch, 500 ml (425 g) of the liquid feedstock is used and oxidation is carried out under the following conditions;

teplota 87 °C katalyzátor 5 g 2-etylhexanoátu sodného v 17 ml vody průtok vzduchu 30 dm /h .temperature 87 ° C catalyst 5 g sodium 2-ethylhexanoate in 17 ml water air flow 30 dm / h.

Produkt obsahuje 19,8 % hmot.kyseliny 2-etylhexanové při dosaženém stupni přeměny 2-etylhexanalu prakticky 100 %.The product contains 19.8% by weight of 2-ethylhexanoic acid with a conversion rate of 2-ethylhexanal practically 100%.

Přiklad 4Example 4

Produkt hydrogenace 2-etyl-l-hexenalu prováděné postupem podle přikladu 2 se naředi toluenem na koncentraci 2-etylhexanalu 43,5 % hmot. K 500 ml (424 gj takto vzniklého roztoku se přidá 17 ml 2Q^% NaOH. Směs se oxiduje v koloně podle předchozích příkladů při průtoftu vzduchu 160 dm³/h po dobu 4 h při teplotě 35 °C. Produkt obsahuje 44,8 % hmot. kyseliny 2-etylhexanové.The 2-ethyl-1-hexenal hydrogenation product of Example 2 was diluted with toluene to a 2-ethylhexanal concentration of 43.5 wt%. To 500 ml (424 g) of this solution was added 17 ml of 20% NaOH. The mixture was oxidized in the column of the previous examples at an air flow of 160 dm ³ / h for 4 h at 35 ° C. The product contains 44.8% % of 2-ethylhexanoic acid.

Claims (1)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 239 237239 237 Způsob výroby technické kyseliny 2-etylhexanové s využitím selektivní hydrogenace 2-etyl-2-hexenalu na katalyzátoru obsahujícím paladium na alumině a oxidace produktu hydrogenace v kapalné fázi vzduchem nebo kyslíkem,,vyznačený tim, že 2-etylhexenal se hydrogenuje při teplotě 90 až 130 °C, výhodně 110 až 125 °C, tlaku 0,01 až 5,0 MPa a vodíkem čistoty 70 až 100 % molárnich, s výhodou 80 až 100 % molárnich a při molárním poměru vodíku a aldehydu 1:1 až 100:1, výhodně 5:1 až 15:1, a zkondenzovaný surový produkt hydrogenace se oxiduje při teplotě 10 až 100 °C, výhodně 30 až 50 °C, tlaku 0,1 až 1,0 MPa, průtoku vzduchu nebo kyslíku 0,3 až 5,0, výhodně 0,5 až 1,0 kmol kyslíku na 1 m³ reakčního prostoru a za katalytického působení vodného roztoku hydroxidu sodného nebo draselného nebo 2-etylhexanoátu sodného při molárním poměru alkalického kovu k 2-etylhexanalu 0,001 až 0,1:1, výhodně 0,01 až 0,08:1«A process for the preparation of 2-ethylhexanoic acid using selective hydrogenation of 2-ethyl-2-hexenal on a palladium-on-alumina catalyst and oxidation of the hydrogenation product in the liquid phase with air or oxygen, characterized in that 2-ethylhexenal is hydrogenated at 90 to 130 ° C, preferably 110 to 125 ° C, a pressure of 0.01 to 5.0 MPa and a hydrogen purity of 70 to 100 mole%, preferably 80 to 100 mole% and at a molar ratio of hydrogen to aldehyde of 1: 1 to 100: 1, preferably 5: 1 to 15: 1, and the condensed crude hydrogenation product is oxidized at a temperature of 10 to 100 ° C, preferably 30 to 50 ° C, a pressure of 0.1 to 1.0 MPa, an air or oxygen flow rate of 0.3 to 5 0, preferably 0.5 to 1.0 kmol of oxygen per m ^{3 of} reaction space and catalytic treatment with an aqueous solution of sodium or potassium hydroxide or sodium 2-ethylhexanoate at a molar ratio of alkali metal to 2-ethylhexanal of 0.001 to 0.1: 1 preferably 0.01 to 0.08: 1; Vytiskly Moravské tiskařské závody, Cena: 2,40 Kčs provoz 12, tř.Lidových milicí 3, OlomoucPrinted by Moravian Printing Works, Price: CZK 2,40 with operation 12, cl. Lidove milici 3, Olomouc