DE1245954B - Verfahren zur Herstellung von Alu mimumtrialkylen - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^9V^ PATENTAMT
Int. CL:
C07f
AUSLEGESCHRIFT
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Deutsche KL: 12 ο-26/03
E29173IVb/12o
23. April 1965
3. August 1967
23. April 1965
3. August 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumtrialkylen mit praktisch ausschließlich
unverzweigten primären Alkylresten.
Aluminiumtrialkyle mit unverzweigten, primären Alkylresten, besonders solche, die etwa 8 bis 18 Kohlenstoffatome
pro Alkylgruppe aufweisen, sind von wesentlicher Bedeutung zur Herstellung vieler Produkte.
Aluminiuintrialkyle können nach verschiedenen
Verfahrensweisen hergestellt werden, jedoch müssen sie bei der Verwendung für die Herstellung von primären
Alkoholen und Säuren hoher Reinheit einen extrem hohen Prozentsatz primärer Alkylgruppen bei
praktisch vollkommener Abwesenheit von »verunreinigenden« sekundären Alkylgruppen besitzen, da die
Reaktionen zur Umwandlung der primären Aluminiumalkyle zu Alkoholen und Säuren ebenso die
sekundären Aluminiumalkyle zu sekundären Alkoholen und sekundären Säuren umwandeln, die von den
primären Alkoholen und Säuren nicht leicht durch herkömmliche Verfahren abzutrennen sind.
Es ist daher wesentlich, daß die verwendeten primären Aluminiumtrialkyle wenigstens die Reinheit
aufweisen, die bei den Alkoholen und Säuren gewünscht wird. Jedoch ist es schwierig, primäre Aluminiumtrialkyle
des gewünschten hohen Reinheitsgrades in einem Verfahren kommerzieller Größenordnung
herzustellen.
Ein typisches Verfahren für die Herstellung primärer Aluminiumtrialkyle, die eine hohe Reinheit aufweisen,
durch Verdrängung von Alkylresten eines Aluminiumtrialkyls mit verzweigten Alkylgruppen, wie Triisobutylaluminium,
mit einem Innenolefin, wie Dodecen-(3), das die gleiche Zahl an Kohlenstoffatomen
hat, wie sie in den Organoresten der Aluminiumalkyle gewünscht werden, ist in der britischen Patentschrift
913 358 beschrieben. Zur Herstellung eines C12-primären
Aluminiumalkyls wird durch die Verdrängungsreaktion ein tri-sekundäres Dodecylaluminium hergestellt,
welches dann zum primären Tridodecylaluminium isomerisiert wird. Die grundlegende Isomerisierungsreaktion
wird chargenweise (diskontinuierlich) durchgeführt und stellt eine Gleichgewichtsreaktion
dar, welche verhältnismäßig langsam abläuft und wegen der bekannten unerwünschten Nebenreaktionen, die
bei Temperaturen ab 2300C auftreten, nicht bei hohen
Temperaturen zur Verringerung der Reaktionszeit durchgeführt werden kann. Daher beträgt die Reaktionszeit
für das Isomerisierungsverfahren Stunden, und es ist unmöglich, die vollständige Isomerisierung
zu dem primären Aluminiumalkyl in einer begrenzten Reaktionszeit zu erreichen.
Obgleich die britische Patentschrift auf diese Tat-Verfahren
zur Herstellung von
Aluminiumtrialkylen
Aluminiumtrialkylen
Anmelder:
Ethyl Corporation, Baton Rouge, La. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr. M. Eule, Dr. W, J. Berg
und Dipl.-Ing. O. Stapf, Patentanwälte,
München 2, Hilblestr. 20
Als Erfinder benannt:
James Douglas Johnston.
Baton Rouge, La. (V. St. A.)
James Douglas Johnston.
Baton Rouge, La. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. April 1964 (363 589)
sache keinen Nachdruck legt, ist es möglich, wenn nicht wahrscheinlich, daß 95 bis 97% Reinheit aus
primären Aluminiumtrialkylen hergestellten «-Olefinen tatsächlich eine durch das Gleichgewicht bei der
Chargenisomerisierung selbst gesetzte Grenze ist. Während die britische Patentschrift 913 358 97% als
hohe Reinheit ansieht, stellt dies auf einer Alkoholoder Säurebasis 3% Gehalt an sekundären Alkylgruppen
dar, was erheblich unter den gewünschten Reinheiten von über 99,5 % liegt.
Es ist für Gleichgewichtsreaktionen typisch, daß die Isomerisierungsreaktion um so schneller stattfindet, je
weiter sie von einer Umwandlung von 100 % entfernt ist. So schreitet die Reaktion schnell bis zu Bereichen
von ungefähr 90% primären Alkylgehalts fort, viel langsamer bis zu 97% Gehalt gemäß der britischen
Patentschrift und stagniert, wenn man über 97% hinaus isomerisieren will. Dann gewinnen die erwähnten
Nebenreaktionen größere Bedeutung und erfordern im allgemeinen sogar geringere Temperaturen.
Man muß daher beim Durchführen des Verfahrens gemäß der britischen Patentschrift zwischen
Bedingungen, unter denen hochreine Produkte entstehen, und solchen, die vernünftige Mengen an Produkten
in einer angemessenen Reaktionszeit zum Ergebnis haben, wählen.
Es wurde gefunden, daß die beim bekannten Verfahren auftretenden Probleme wesentlich erleichtert
und die einschränkenden Faktoren so modifiziert werden können, daß die Herstellung von Aluminium-
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trialkylen mit primären Alkylresten einer in hohem welches kein Nachteil ist, weil dieses leicht abgetrieben
Maße verbesserten Reinheit von mehr als 99% er- und zu der ersten Verdrängungsstufe zurückgeführt
möglicht wird bei Reaktionszeiten, die(' nur den wird, zur Bildung von Aluminiumtrialkyl mit sekun-
Bruchteil einer Sekunde länger als solche sind, wie sie dären Alkylgruppen für die Isomerisierungsstufe des
bei dem Isomerisierungsverfahren selbst zum Erreichen 5 Gesamtverfahrens.
der Reinheit in der Größenordnung von 90 % erf order- Materialien anderer Reinheiten können als Belich
sind. Die Gesamtreaktionszeiten sind wesentlich Schickung für die zweite Verdrängungsstufe natürlich
kürzer als die Isomerisierungszeit für die Erzielung ebenfalls verwendet werden, was eine Frage der Wirteiner
97%igen Reinheit gemäß der britischen Patent- schaftlichkeit ist, weil ein Ausgleich vorgenommen
schrift. Es ist daher möglich, das Isomerisierungs- io werden muß zwischen der Kostenersparnis durch die
reaktionsgefäß in Größe und Volumen zu verkleinern, kürzeren Isomerisierungszeiten und der Materialien
wobei wesentliche Produktionsersparnisse bei der Her- geringer Reinheit und den Kosten der Wiedereinfühstellung
eines Produkts mit 99,7% Reinheit erzielt rung großer Mengen von Innenolefinen zu der ersten
werden und eine Konkurrenz gegenüber den Kosten Verdrängungsstufe, die vorwiegend mit der Handdes
Produkts 97%iger Reinheit des bekannten Ver- 15 habung des Materials zusammenhängen,
fahrens möglich ist, wenn es diese nicht sogar unter- In manchen Fällen kann man absichtlich von Alubietet, miniumtrialkylen mit primären Alkylgruppen geringer
fahrens möglich ist, wenn es diese nicht sogar unter- In manchen Fällen kann man absichtlich von Alubietet, miniumtrialkylen mit primären Alkylgruppen geringer
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung Reinheit ausgehen, beispielsweise dort, wo gemischte
von Aluminiumtrialkylen mit praktisch ausschließlich Alkylgruppen gewünscht werden,
unverzweigten primären Alkylresten ist dadurch ge- 20 Im allgemeinen sind die Bedingungen, unter denen
kennzeichnet, daß man ein Isomerisierungsgemisch, das Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt wird,
das am verzweigten Aluminiumtrialkylen und Innen- die folgenden:
olefinen erhalten worden ist, einer Verdrängungsreak- Als Ausgangsmaterial wird Triisobutylaluminium
tion mit «-Olefinen, die die gleiche Anzahl an Kohlen- mit einem zwei- bis dreifachen Überschuß Innen-
stoffatomen aufweisen wie die Innenolefine, unterwirft. 25 dodecen, das ein Gemisch von Isomeren sein kann, in
Die Modifizierung des Isomerisierungsverfahrens einem Verdrängungsreaktor umgesetzt. Diese erste
schafft eine wesentliche Verkürzung der Reaktionszeit. Verdrängungsstufe erbringt sekundäre Dodecylalumi-
Die zweite Verdrängungsreaktion erfolgt wesentlich niumverbindungen und wird bei einer Temperatur von
schneller als die Isomerisierungsreaktion und ist in etwa 150 bis 3000C bei einer Kontaktzeit von etwa
wenigen Millisekunden beendet. Damit werden die 30 100 Millisekunden bis 5 Minuten durchgeführt. Eine
praktischen Grenzen einer Reinheitsverbesserung bevorzugte Temperatur ist etwa 225° C und eine bevor-
durch die außerordentlich langsamen Isomerisierungs- zugte Kontaktzeit etwa 10 Sekunden, beide ausgewählt,
geschwindigkeiten bei einem sehr reinen Isomeri- um Nebenreaktion zu vermeiden,
sierungsreaktionsgemisch vermieden. Das Produkt der ersten Verdrängungsstufe besteht
Das erfindungsgemäß primäre Aluminiumtrialkyl 35 aus einem Gemisch von Innenolefinen und Aluminiumenthält
ein Gemisch aus überschüssigem «-Olefin und trialkylen mit sekundären Alkylgruppen, welches dann
verdrängtem Innenolefin. Diese Olefine sind beträcht- thermisch zu Aluminiumtridodecyl mit einem höheren
lieh flüchtiger als die Aluminiumtrialkyle und werden Gehalt primärer Dodecylgruppen bei einer Temperatur
daher leicht durch ein einfaches »flash«-Arbeits- von etwa 150 bis etwa 25O0C während einer Zeitdauer
verfahren abgetrennt. Sie können beliebig weiterver- 40 von etwa 10 Minuten bis etwa 5 Stunden isomerisiert
wendet werden, jedoch wird vorgezogen, daß sie zu wird. In diesem Falle werden die kürzeren Isomerider
Anfangsverdrängungsstufe zurückgeleitet werden. sierungszeiten vorgezogen. Ein großes Wiedereinfüh-
Die Reaktionen beim erfindungsgemäßen Verfahren rungsvolumen von Innenolefin ist begleitet von einer
entsprechen denen der britischen Patentschrift, jedoch geringen Reinheit, etwa 50%, des primären Alumiergeben
sich zusätzlich zwei attraktive Möglichkeiten. 45 niumtrialkyls, während Reinheiten über 90 % hinaus
Einmal kann als Ausgangsmaterial für die zweite Ver- die Kapazität infolge der Verlängerung der Isomeridrängungsstufe
gemäß der Erfindung das Produkt mit sierungsreaktionszeit verringern können. Im allge-97%iger
Reinheit aus der nichtmodifizierten Isomeri- meinen stellt eine Reinheit von 90 bis 95% primärer
sierungsstufe des Verfahrens der britischen Patent- Alkylgruppen im Verhältnis zu sekundären Alkylschrift
verwendet werden, wobei diese Isomerisierungs- 50 gruppen einen bevorzugten Bereich dar.
stufe auf die Verdrängungsstufe folgt und die »zweite« Das Produkt der Isomerisierungsstufe enthält freie Verdrängungsstufe zusätzlich auf die beiden bekannten Innenolefine, welche das Verfahren zu diesem Zeit-Stufen folgt. Mit der Einschaltung der zweiten Ver- punkt als Verdünnungsmittel durchlaufen. Wegen der drängungsstufe kann man mit einer zusätzlichen Reak- Vergrößerung des Materialvolumens durch das Vertionszeit in der Größenordnung eines Bruchteils einer 55 dünnungsmittel und der Gefahr einer Beeinträchtigung Sekunde praktisch die gesamten 3 % Verunreinigung der Reaktion wird es vorgezogen, das Verdünnungsdurch nichtprimäre Alkylgruppen zu primären Alkyl- mittel aus der Isomerisierung schnell durch plötzliche gruppen umwandeln. Dadurch wird es möglich, eine Druck- oder Temperaturänderung abzutreiben, wo-Reinheit primärer Aluminiumtrialkyle über 99,5% nach ein Aluminiumtrialkylgemisch zurückbleibt, welhinaus, gewöhnlich von 99,7% zu erzielen. 60 ches 5 bis 10% sekundäre Alkylgruppen enthält.
stufe auf die Verdrängungsstufe folgt und die »zweite« Das Produkt der Isomerisierungsstufe enthält freie Verdrängungsstufe zusätzlich auf die beiden bekannten Innenolefine, welche das Verfahren zu diesem Zeit-Stufen folgt. Mit der Einschaltung der zweiten Ver- punkt als Verdünnungsmittel durchlaufen. Wegen der drängungsstufe kann man mit einer zusätzlichen Reak- Vergrößerung des Materialvolumens durch das Vertionszeit in der Größenordnung eines Bruchteils einer 55 dünnungsmittel und der Gefahr einer Beeinträchtigung Sekunde praktisch die gesamten 3 % Verunreinigung der Reaktion wird es vorgezogen, das Verdünnungsdurch nichtprimäre Alkylgruppen zu primären Alkyl- mittel aus der Isomerisierung schnell durch plötzliche gruppen umwandeln. Dadurch wird es möglich, eine Druck- oder Temperaturänderung abzutreiben, wo-Reinheit primärer Aluminiumtrialkyle über 99,5% nach ein Aluminiumtrialkylgemisch zurückbleibt, welhinaus, gewöhnlich von 99,7% zu erzielen. 60 ches 5 bis 10% sekundäre Alkylgruppen enthält.
Zweitens wird die Isomerisierungsreaktionszeit Das abgetrennte Olefin wird zu der ersten Verdrän-
drastisch gekürzt, beispielsweise um die Hälfte ver- gungsstufe zurückgeleitet, in welcher es mit Triiso-
ringert, wenn man ein Gemisch, in welchem die pri- butylaluminium umgesetzt wird,
mären Alkylgruppen des Aluminiumtrialkyls 90% der In der zweiten Verdrängungsstufe werden die sekun-
gesamten Alkylgruppen ausmachen, der Verdrän- 65 dären Aluminiumtrialkyle umgesetzt mit einem «-Ole-
gungsreaktion mit «-Olefin unterwirft. Der Unter- fin mit der dem organischen Bestandteil der Alumi-
schied dieser Verfahrensweise besteht nur darin, daß niumtrialkyle entsprechenden Anzahl Kohlenstoff-
das Produkt eine größere Menge Innenolefin enthält, atome pro Molekül, beispielsweise mit Dodecen-(l),
wobei man Aluminiumtridodecyl hoher Reinheit und Innenolefin erhält. Diese Reaktion wird mit einem
Überschuß an «-Olefin über die stöchiometrischen Anteile der vorhandenen sekundären Aluminiumalkyle
durchgeführt, gewöhnlich im Verhältnis von ungefähr 1:1 bis etwa 5:1, vorzugsweise etwa 2:1. Verhältnismäßig
reines «-Olefin ist erwünscht wegen der kleineren Materialmengen, die gehandhabt werden müssen, jedoch
können auch unreine Gemische mit etwa 50% «-Olefinen verwendet werden. Die Innenolefine durchlaufen
diese Verfahrensstufe nur als Verdünnungsmaterial. Das Verhältnis zwischen Olefinbeschickung
und dem sekundären Aluminiumtrialkyl wird normalerweise im Hinblick auf die Reinheit des «-Olefingehaltes
eingestellt.
Die bei der zweiten Verdrängungsreaktion verwendeten Temperaturen und Kontaktzeiten hängen in
gewissem Ausmaß von der Ausbildung des zur Durchführung der Verfahrensstufe verwendeten Reaktionsgefäßes ab. In dem sogenannten »plug flow« oder
»Zosek-Reaktor mit grundsätzlich gleichlaufendem oder parallelem Fluß sind Temperaturen von etwa
280 bis 3200C mit Kontaktzeiten von etwa 100 Millisekunden
bis etwa 1 Sekunde erwünscht. Eine Temperatur von etwa 300° C und eine Kontaktzeit von etwa
500 Millisekunden sind im allgemeinen als vernünftiger Kompromiß zwischen Temperatur und Verweilzeit
anzusehen.
Eine andere Reaktionsgefäßform, z.B. ein Gegenstrom- oder Verdrängungsreaktor, schließt längere
Verweilzeiten wegen des vergleichweise langsamen Durchlaufens der Materialien durch die Kolonne ein,
wodurch die Verwendung niedrigerer Temperaturen zur Vermeidung eines Zerfalls der betroffenen
Aluminiumalkyle wünschenswert ist. Eine Temperatur von etwa 180 bis 2200C und Kontaktzeiten von etwa
20 Sekunden bis etwa 1 Minute werden hier angewandt. Im Mittel werden 200° C und etwa 45 Sekunden
Kontaktzeit als erwünschter Kompromiß vorgezogen.
Der Abfluß aus der zweiten Verdrängungsstufe des Verfahrens enthält nichtumgesetztes a-Olefin [Dodecen-(l)],
zusammen mit Innenolefinen, sowie Aluminiumtrialkyl, das zu 99% j gewöhnlich 99,7%) aus
Aluminiumtrialkyl mit primären Alkylgruppen besteht. Dieses ist ein ausgezeichnetes Rohmaterial für
die Herstellung von 99,7% reinen Alkoholen und Carbonsäuren, sowie «-Olefinen nach bekannten
Verfahren.
Triisobutylaluminium wird mit einem dreifachen Überschuß (bezogen auf Alkylgruppen) Dodecen-(2)
in einem ersten Verdrängungsreaktionsgefäß bei 225° C 10 Sekunden umgesetzt.
Die sekundären Dodecylgruppen des erhaltenen Aluminiumtridodecyls werden zu einem hohen Prozentsatz
primärer Dodecylgruppen in einem Reaktionsgefäß bei 225 0C 30 Minuten isomerisiert, wodurch
ein Gemisch erhalten wird, in welchem die primären Alkylgruppen ungefähr 90% der mit Aluminium
verbundenen Gesamtalkylgruppen bilden.
Die das isomerisierte Aluminiumalkyl begleitenden Olefine werden vor dem Entfernen des Alkyls aus
dem Isomerisierungsreaktionsgefäß schnell abgetrieben und für die spätere Beschickung des ersten Verdrängungsreaktionsgefäßes
gespeichert.
Das verbleibende Aluminiumtrialkyl wird mit einem zweifachen Überschuß (bezogen auf die Alkylgruppen)
eines 2:1-Gemisches von Dodecen-(l) und Tetradecen-(l) in einem zweiten Verdrängungsreaktionsgefäß
des Parallelfließtyps bei 300° C 500 Millisekunden umgesetzt.
Das Produkt enthält eine Alkylgruppenverteilung wie folgt:
primäres Dodecyl 96,8 %
primäres Tetradecyl 2,9 %
sekundäres Dodecyl 0,3 %
Das Produkt enthält ebenso Dodecen-(l), Dodecen-(2), Tetradecen-(l), in welchem der Dodecen-(2)-Anteil
über den kleinen Prozentsatz, welcher in der Beschickung zu dem zweiten Verdrängungsreaktor
verbleibt, durch die Verdrängungsreaktion erhöht ist.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Aluminiumtrialkylen mit praktisch ausschließlich unverzweigten primären Alkylresten, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Isomerisierungsgemisch, das aus verzweigtkettigen Aluminiumtrialkylen und Innenolefinen erhalten worden ist, einer Verdrängungsreaktion mit «-Olefinen, die die gleiche Anzahl an Kohlenstoffatomen aufweisen wie die Innenolefine, unterwirft.709 619/731 7.67 © Bundesdruckerei Berlin
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