DE1148536B - Verfahren zur Oxydation von Olefinen zu Aldehyden, Ketonen und/oder Saeuren - Google Patents

Verfahren zur Oxydation von Olefinen zu Aldehyden, Ketonen und/oder Saeuren

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DE1148536B
DE1148536B DEF27316A DEF0027316A DE1148536B DE 1148536 B DE1148536 B DE 1148536B DE F27316 A DEF27316 A DE F27316A DE F0027316 A DEF0027316 A DE F0027316A DE 1148536 B DE1148536 B DE 1148536B
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DE
Germany
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oxygen
catalyst
liquid
aldehydes
reactor
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DEF27316A
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English (en)
Inventor
Dr Wilhelm Riemenschneider
Dr Lothar Hoernig
Dr Emmerich Paszthory
Dr Ulrich Schwenk
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Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/78Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C45/81Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
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    • C07C45/34Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties in unsaturated compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/25Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring

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Description

  • Verfahren zur Oxydation von Olefinen zu Aldehyden, Ketonen und/oder Säuren Gegenstand einiger älterer Patente, z. B. des Patentes 1 118 183, sind Verfahren, nach denen Athylen oder andere Olefine, wie Propylen, Butylen, Isobutylen oder Penten, mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen in Gegenwart von RLedoxsystemen und mit Olefinen Komplexe bildenden Edelmetallen oder Edelmetallverbindungen zu den entsprechenden Aldehyden, Ketonen und Säuren oxydiert werden. Diese Oxydation kann in der Weise durchgeführt werden, daß die Olefine und der Sauerstoff gleichzeitig mit dem Katalysator in Berührung gebracht werden. Es ist vielfach zweckmäßig, während der Reaktion noch Anionen liefernde Verbindungen, insbesondere Verbindungen, die Chlorionen liefern, zuzufügen. Die Reaktion kann mit flüssigen oder festen Katalysatoren oder Suspensionen von festen Bestandteilen in flüssigen Katalysatoren durchgeführt werden, gegebenenfalls auch mit verdünnten Gasen, die z. B. noch aliphatische gesättigte Kohlenwasserstoffe enthalten, sowie unter Umständen auch unter Einwirkung von aktiver Strahlung, wie ultraviolettem Licht.
  • Bei der vorgenannten Reaktion werden als Edelmetalle vorzugsweise diejenigen der VIII. Gruppe des Periodensystems verwendet, deren stabile Wertigkeit höchstens 4 ist, wie Ruthenium, Rhodium, Iridium, Platin und besonders Palladium. Als Verbindungen, die Redoxsysteme bilden und in dem Katalysator zugegen sind. kommen Verbindungen des Quecksilbers, Cers Thalliums, Zinns, Bleis, Titans, Vanadins, Antimons, Chroms, Molybdäns, Urans, Mangans, Eisens oder Nickels und besonders des Kupfers in Frage.
  • Die Arbeitsweise bei der Durchführung der obenerwähnten Reaktion verläuft so, daß zur Erzielung hoher Umsätze, auf das Reaktorvolumen gerechnet, eine verhältnismäßig große Gasmenge eingesetzt wird, die dann nach Abtrennung des carbonylhaltigen Reaktionsproduktes im Kreislauf geführt wird. Da meist das eingesetzte Olefin und auch der Sauerstoff nicht hundertprozentig rein sind und auch geringe Mengen an Nebenprodukten, wie CO2 und Methylchlorid, gebildet werden, ist es notwendig, eine geringe Menge Abgas aus dem Kreislauf zu entfernen, um eine Anreicherung der vorerwähnten Fremdgase zu vermeiden. Dieses Abgas besteht außer aus den Fremdgasen hauptsächlich aus Olefin und etwas Sauerstoff und hat z. B. folgende Zusammensetzung: 82,5 <>/o äthylen, 3 3°/o rMithan, 9°/o Sauerstoff, 3 0/o Stickstoff, 20/o Kohlensäure, 0,5eío Chlormethyl. Wegen des hohen Olefingehaltes ist es aus Gründen der Wirtschaf.lichkeit des Verfahrens notwendig, das Abgas aufzuarbeiten, um das Olefin zum Zwecke der Wiederverwendung herauszuholen. Dabei ist jedoch der verhältnismäßig hohe Sauerstoffgehalt außerordentlich störend, weil ein Auswaschen des Olefins, z. B. mit Cu(I)-salz-Wäschen oder Ölwäschen, wegen der oxydierenden Wirkung des Sauerstoffs nicht in Frage kommt oder eine Trennung nach dem Linde-Verfahren wegen der Bildung von Peroxyden bei niedrigen Temperaturen technisch nicht durchführbar ist oder ein katalytisches Herausbrennen des Sauerstoffs zu Olefinverlusten führt. Außerdem bleiben nach der Olefinentfernung nach den erstgenannten Methoden oft Gemische mit hohem Sauerstoffgehalt übrig, die wegen ihrer Explosionsfähigkeit besondere Sicherheitsmaßnahmen notwendig machen.
  • Es wurde gefunden, daß man diese Schwierigkeiten bei der Abgasaufarbeitung vermeiden kann, wenn man das Verfahren so durchführt, daß praktisch aller Sauerstoff verbraucht wird, bevor das Abgas aus der Anlage herausgenommen wird. Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Aldehyden, Ketonen und/oder den Aldehyden entsprechenden Säuren durch Umsetzung von Olefinen mit Sauerstoff oder freien Sauerstoff enthaltenden Gasen in Gegenwart von Wasser, Redoxsystemen und Edelmetallverbindungen, vorzugsweise Palladiumverbindungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man zur Erzielung eines vollständigen Verbrauchs des Sauerstoffs 1. bei Verwendung eines Festbett- oder flüssigen Katalysators in das Reaktionsgefäß an einer in Strömungsrichtung hinter der Einleitungsstelle des Olefin-Sauerstoff-Gemisches befindlichen Stelle zusätzlich Olefin einleitet oder 2. bei Verwendung eines flüssigen Katalysators den zum Ausschleusen bestimmten Teil des den Reaktor verlassenden Gasgemisches in gesonderten Reaktionsgefäßen, die mit dem Reaktor durch den gesamten oder einen Teil des Katalysatorstromes dauernd in Verbindung sind, mit der Katalysatorflüssigkeit bei einer gegenüber der Reaktionstemperatur erhöhten Temperatur umsetzt und danach abtrennt, wobei zusätzlich der Katalysatorflüssigkeit Halogenwasserstoffsäure zugefügt oder das den Reaktor verlassende Gasgemisch mehrmals durch diese Reaktionsgefäße geleitet werden kann.
  • Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß der Sauerstoff bei einem Durchgang durch den Reaktor praktisch vollständig umgesetzt wird. Der Sauerstoff wird nach dem vorliegenden Verfahren also stets in einer Menge angewandt, die nicht größer ist als die stöchiometrische Menge.
  • Eine spezielle Ausführungsform besteht z. B. darin, daß am Fuße des Reaktionsturmes Sauerstoff bzw.
  • Luft und Olefine oder ein Gemisch dieser Komponenten im üblichen Mischungsverhältnis eingeführt werden, daß dann aber nach einem gewissen Abstand von dieser Einleitungsstelle, währenddessen schon eine weitgehende Reaktion stattgefunden hat, erneut Olefin zugeführt wird, das dann einen fast hundertprozentigen Umsatz des Sauerstoffs bewirkt.
  • Ferner kann man aber auch das den Reaktor verlastende, noch stark sauerstoffhaltige Gasgemisch in gesonderten Reaktionsgefäßen zu einem praktisch vollständigen Sauerstoffumsatz bringen. Dabei ist Voraussetzung, daß diese Reaktionsgefäße mit dem Hauptreaktor durch den gesamten oder einen Teil des Stromes der Katalysatorflüssigkeit ständig verbunden sind. In diesen Nebengefäßen kann man durch eine Veränderung von Druck und/oder Temperatur den Verbrauch des Sauerstoffs beschleunigen.
  • Ebenso ist eine Variation der Verweilzeit des Gasgemisches, z. B. eine Verlängerung, vorteilhaft für den anzustrebenden vollständigen Sauerstoffverbrauch.
  • Weiterhin kann das Kreislaufgas auch mehrere Male durch diese Reaktionsgefäße gegeben werden. Auch ist eine reversible Konzentrationsänderung der Katalysatorflüssigkeit in dem oder den gesonderten Reaktionsgefäßen möglich, z. B. durch Zugabe von Salzsäure, welche die Sauerstoffaufnahme durch die reduzierte Stufe des Redoxsystems, also z. B. durch CuCl, nur wenig beeinträchtigt, während dagegen die Reaktion des Olefins mit den Edelmetallsalzen durch die Ansäuerung zurückgedrängt wird. Es verläuft also dann die sauerstoffverbrauchende Reaktion schneller als die olefinverbrauchende Reaktion. Die Halogenwasserstoffsäure kann anschließend wieder entfernt werden, beispielsweise durch Ionenaustauscher oder durch Herausdampfen, sie kann aber auch in der Katalysatorflüssigkeit bleiben, falls man sie in einem der gesonderten Reaktionsgefäße nur zu einem Teil der Katalysatorflüssigkeit zusetzt, und zwar gerade in einer solchen Menge, die sowieso als Ersatz für verlorengegangenes Halogen dem Katalysator dauernd zur Aufrechterhaltung der Arbeitsfähigkeit zudosiert werden muß.
  • Die vorgeschlagenen Maßnahmen, mit Ausnahme des Arbeitens in verschiedenen Reaktionsgefäßen, gelten auch für Festbettkatalysatoren. Im übrigen kann das vorliegende Verfahren mit beliebigen Ausführungsformen der älteren obengenannten Patente kombiniert werden.
  • Beispiel 1 In ein 2 m langes Rohr mit einer Fritte am Boden, einer Beruhigungszone am Kopf und Umlauf der durch Mammutprinzip hochgetragenen Flüssigkeit wird 1 1 Katalysatorlösung eingefüllt, die 3 g PdCl2, 148g/CuCl2.2H2O, 38g Cu-Acetat H2O und 18g FeCl3 je Liter Wasser enthält. Bei einer Temperatur von 80 bis 850 C leitet man am Boden des Gefäßes eine Mischung aus 20 1 Äthylen und 5 1 Sauerstoff je Stunde ein. In lm Abstand von der Bodenfritte leitet man durch eine zweite Fritte etwa 20 1 Äthylen je Stunde ein. Der Umsatz von Äthylen zu Acetaldehyd liegt bei 21 °/o. Das Abgas enthält etwa 1 ovo Sauerstoff. Dieser Prozentgehalt läßt sich durch Veränderung der Äthylenzugabe in der zweiten Fritte etwas regeln.
  • Beispiel 2 Aus einer Apparatur, die wie im Beispiel 1 gebaut ist, läßt man einen Teil der umlaufenden Katalysatorflüssigkeit im Seitenstrom durch ein auf 1000 C geheiztes gesondertes Reaktionsgefäß laufen. Der Katalysator ist derselbe wie im Beispiel 1. Begast man das Reaktionsrohr mit 401 Athylen und 101 Sauerstoff je Stunde, so enthält das Abgas 8 bis 10 0/o Sauerstoff.
  • Schickt man dieses Abgas im Gegenstrom zu der Katalysatorflüssigkeit noch durch das gesonderte Reaktionsgefäß, so wird der Sauerstoff bis auf etwa 2 Volumprozent umgesetzt. In das gesonderte Reaktionsgefäß kann man gleichzeitig die geringe Menge Salzsäure zur Deckung der Chlorverluste eintropfen lassen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Aldehyden, Ketonen und/oder den Aldehyden entsprechenden Säuren durch Umsetzung von Olefinen mit Sauerstoff oder freien Sauerstoff enthaltenden Gasen in Gegenwart von Wasser, Redoxsystemen und Edelmetallverbindungen, vorzugsweise Palladiumverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung eines vollständigen Verbrauchs des Sauerstoffs 1. bei Verwendung eines Festbett- oder flüssigen Katalysators in das Reaktionsgefäß an einer in Strömungsrichtung hinter der Einleitungsstelle des Olefin-Sauerstoff-Gemisches befindlichen Stelle zusätzlich Olefin einleitet oder 2. bei Verwendung eines flüssigen Katalysators den zum Ausschleusen bestimmten Teil des den Reaktor verlassenden Gasgemisches in gesonderten Reaktionsgefäßen, die mit dem Reaktor durch den gesamten oder einen Teil des Katalysatorstromes dauernd in Verbindung sind, mit der Katalysatorflüssigkeit bei einer gegenüber der Reaktionstemperatur erhöhten Temperatur umsetzt und danach abtrennt, wobei zusätzlich der Katalysatorflüssigkeit Halogenwasserstoffsäure zugefügt oder das den Reaktor verlassende Gasgemisch mehrmals durch diese Reaktionsgefäße geleitet werden kann.
DEF27316A 1958-06-24 1958-12-19 Verfahren zur Oxydation von Olefinen zu Aldehyden, Ketonen und/oder Saeuren Pending DE1148536B (de)

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GB33731/59A GB938831A (en) 1958-10-04 1959-10-05 Process for the manufacture of aldehydes, ketones and/or acids from unsaturated compounds

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LU1148536X 1958-06-24

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DEF27316A Pending DE1148536B (de) 1958-06-24 1958-12-19 Verfahren zur Oxydation von Olefinen zu Aldehyden, Ketonen und/oder Saeuren

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1254614B (de) * 1963-10-31 1967-11-23 Lummus Co Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus der Oxydation von Olefinen mit Sauerstoff

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1254614B (de) * 1963-10-31 1967-11-23 Lummus Co Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus der Oxydation von Olefinen mit Sauerstoff

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