DE746307C

DE746307C - Verfahren zur Herstellung von alkoholischen Hydrierungsprodukten des Furfurols

Info

Publication number: DE746307C
Application number: DED73916D
Authority: DE
Priority date: 1936-11-15
Filing date: 1936-11-15
Publication date: 1944-12-20

Description

Verfahren zur Herstellung von alkoholischen Hydrierungsprodukten des Furfurols Es ist bereits bekannt, aus Furfurol durch Hydrierung mittels Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasen in Gegenwart von metallischen Katalysatoren in der flüssigen Phase Alkohole, wie Furfurylalkohol, Tetrahydro= furfurylalkohol, Pentandiole und Amylalkohol, herzustellen. Dieses Verfahren, soweit sie mit guter _#%,usbetite durchführbar sein sollen, betreffen jedoch ausschließlich Laboratoriumsversuche, die in flüssiger Phase, und zwar diskontinuierlich, durchgeführt wurden. Diese Arbeitsweise ist im Großbetrieb nicht anwendbar. Von Sabatier und Senderens ist die Hydrierung des Furfurols in der Dampfphase beschrieben worden. Diese führt jedoch hauptsächlich zur Bildung von a-Methylfuran, Metlivltetralivdrofttran und Pentanol, aber nicht zur Bildung von Tetrahydrofurfurylalkohol und Pentandiolen. Auch in einer französischen Patentschrift ist der Vorschlag gemacht worden, Furfurol in der Dampfphase mit einem Überschuß. an Wasserstoff zu hydrieren. Dieses Verfahren erlaubt jedoch nicht die praktisch vollkommene Überführung von Furfurol in Teträhydrofurfurylalkohol. Die angewandten Reaktionsbedingungen (Wasserstoff ohne Überdruck sowie Kupferkatalysatoren) liefern stets nur Ftirfui-vlalltohol neben Methylfuran und nicht hydriertem Ausgangsmaterial. Es «-erden somit nur Reaktionsgemische erhalten, die noch einem besonderen Trennungsverfahren durch Destillation unterworfen werden müssen und außerdem erhebliche Anteile an dein den alkoholischen Hydrierungsprodukten des Furfurols technisch weit nach-.steliehden 'lethvlfuraii enthalten.
Es wurde nun gefunden, daß man die Hydrierung des Ftirfurols in der Dampfphase zu Furfurylalkoliol, 7.'etralivdrofurfurylall,#ohol und Pentandiolen in besonders glatter Weise und mit fast theoretischen Ausbeuten durchführen kann, wenn man das Furfurol in Dampfform zusammen mit einem großen l)ersclitiß von Wasserstoff oder Wasserstoff enthaltenden Gasen unter einem Überdruck von wenigstens 20 at bei Temperaturen oberhalb jooy, zweckinäßigerweise zwischen 130 his '30@, über feste Katalysatoren leitet. Geeignete Drucke sind solche von -2o bis joo at, am vorteilhaftesten Drucke von §o bis 25o at. Die Wasserstoffmenge beträgt zweckmäßigerweise das 2o-bis ,#oofacliz der theoretisch notwendigen. Der Überschub an Wasserstoff muß auf jeden Fall so groß bemessen- sein, daß durch ihn die bei der Hydrierung des Furftirols auftretende, sehr beträchtliche Reaktionswärnie ohne merkliche Temperaturerhöhungen ani Katalysator abgeführt -werden kann.
Das Verfahren der kontinuierlichen Hydrierung von Furfurol weist den Vorteil auf, daß man ohne jegliche Filtration oder Destillation einen wasserhellen Ablauf aus dem Reaktionsraum erhält, der ohne weiteres verkaufsfähig ist. Dahingegen haben alle diskontinuierlieheri -erfahren den Nachteil, daß das Reaktionsprodukt durch besondere Arbeitsgänge von dem Katalvsator abfiltriert und dann destilliert werden mu11, da es harzige Anteile enthält und verfärbt ist bziv, sich an der Luft leicht verfärbt.
Als Hy-drierungslcatalysator kommen alle diejenigen in Betracht, die für die Furfurolliy-drierung in der flüssigen Phase als geeignet beschrieben sind, wie z. B. Nickel-, Nikkelchroni-, Nickelkupfer-, Kupferchrom-, Kupferzink-, Kobalt-, Kobaltchrom-, Kobaltkupfer-, Kobaltkupferchrom-, Nickelkupferchroin-, Nickelktipferinangan-, Nickelkupfereisenkatalvsatoren u. dgl., und 'zwar in Gegen-%vart oder Abwesenheit von Trägermaterial. Es hat sich gleichzeitig gezeigt, daß für die 1.dy-drierung nach dein vorliegenden Verfahren die Katalysatoren nicht so hochaktiv zu :ein brauchen, wie es für die Hydrierung in der flüssigen Phase erforderlich ist. --Man kann daher für die Katalysatoren einfachere Darstelltings- und Reduktionsmethoden anwenden. So erwies sich z. B. ein Nickelkupferniangancarbonat, «-elches für die Hydrierung von Furfurol in der flüssigen Phase nicht genügend wirksam war, als sehr gut geeignet für die Hydrierung in der Dampfphase.
Da das beanspruchte Verfahren ein kontinuierliches ist, sind mit ihm alle bekannten Vorteile der - kontinuierlichen Hydrierung gegenüber der diskontinuierlichen verbunden.
Darüber hinaus hat die neue Arbeitsweise folgenden erheblichen Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung von Tetraliydroftirfurylall;otiol und Pentandiolen.
Bei der Hydrierung des Furfurols in der flüssigen Phase verläuft die zunächst erfolgende Reduktion des Aldehyds zum Alkohol, dein Furfurylalkohol, verh«ltnismäßig langsam. Erst wenn nahezu alles Furfurol zum Furfurylalkohol reduziert ist, setzt die Isernhydrierung dieses Produktes zum Tetrabydroftirfurvlall:ohol ein, und zwar sehr heftig und häufig auch so stürmisch, daß die hierbei auftretende Reaktionswärme nicht abgeleitet werden kann und zu Temperatursteigerungen führt. die die Bildung von unerwünschten, mitunter auch harzartigen Kondensationsprodukten verursacht. Die Exotlierinie des Prozesses kann sich hierbei unter Umständen bis zu explosionsartiger Heftigkeit steigern, so dal3 die 1-1vdriertuig des Furfurols in der flüssigen Pliase, wie die Praxis gelehrt hat, besonders bei Durchführung in großem Maßstabe, nicht ungefährlich ist. Bei dem vorliegenden Verfahren treten dagegen keinerlei derartige Sch«-ierigl,#eiten in Erscheinung.
Außerdem wurde gefunden, daß die verwendeten Katalysatoren bei dein beanspruchten Verfahren eine viel gröfere Haltbarkeit besitzen als bei der Hydrierung in der flüssinen Pliase. ,Im letzten Falle «-erden die Katalysatoren in ihrer Wirksamkeit und Haltbarkeit durch die Absorption von hochmolekularen. z. T. koksartigen Polymerisationsprodukten geschädigt, während solche die Hydrierung hemmenden Stoffe bei dem beanspruchten Verfahren nicht oder nur in ganz untergeordnetem 'Maße gebildet tverden. Infolgedessen ist auch hier der Verbrauch an Kata-1N-satoreti %-iel geringer. Er kann auf ein Minimum heruntergesetzt werden. wenn, was in Jedem Falle am zweckmäßigsten ist, das zur Hvdriertuig kommende Furfurol frisch destilliert ist.
Es wurde weiterhin gefunden, daß eine Verdünnung des Furfurols mit indifferenten organischen Medien, insbesondere Alkoholen, wie z. B. Methanol, Äthanol, Isopropylalkohol, Butanol, Tetrahydrofurfurylalkohol, durchweg sehr von Vorteil ist. Einmal trägt diese @-erdünnung dazu bei, die Reaktioriswärnie bei der Hydrierung aufzufangen und abzuführen, zum anderen aber verhindert sie die Bildung von Polymerisations- und Spaltun-sprodukten. Dadurch wird die Hältbarkeit der Katalysatoren weiterhin stark erhöht und die Ausbeute an Tetrahydrofurfurylalkohol gesteigert, indem z. B. die Bildung von Amylalkohol weitgehend zurückgedrängt wird.
Beispiele 1. S kg frisch destilliertes Furfurol werden im Laufe i Stunde zusammen mit 6oo cbm @Vasserstoff bei einem Druck von Zoo at und bei einer Temperatur von 165 bis 175° über einen N ickelkupfermangankatalvsator geleitet. Man erhält 8,2 kg eines Realztionsproduktes, «-elches aus 88"/" Tetrahvdrofurfurylalkohol, d.".'" AinAalkohol und 8"J" 1, 2- bzw. i, S-Pentandiol besteht und ohne jede weitere Verarbeitung als Lösungs- oder Textilhilfsmittel brauchbar ist.
2. 5 kg Furfurol und 5 kg Tetrahydrofurfur@-lalk@@liol «-erden zusammen mit 3oo cbm Wasserstoff bei Zoo at und bei i5o bis 16o° tiber einen Niclcelcliromlcatalysator geleitet. Man erhält ein Produkt. welches aus 95 % Tetralivdi-oftirfurylallcobol, l '/n Amylalkohol und .I"/" 1, 2- und i, 5-Pentandiolen besteht. 3. io kg frisch destilliertes Furfurol werden zusammen mit iooo cbm Wasserstoff bei einem Druck von ioo at und einer Temperatur von 2oo° über einen Kupfernickelchromkatalysator geleitet. Man erhält ein Reaktionsprodukt, welches 6o0/0 Tetrahydrofurfurylalkohol, io °/o Amylalkohol und 3o0/, 1,:2- und i, 5-Pentandiole enthält: 4. 2,5 kg Furfurol und 2,5 kg Isopropylalkohol werden zusammen mit ioo cbm Wasserstoff bei einem Druck von 3o at und einer Temperatur von i7o° im Verlauf z Stunde über einen Kupferkatalysator geleitet. Aus dem flüssigen Reaktionsprodukt wird durch Destillation der Isopropylalkohol entfernt, und es werden z,4 kg reiner Furfurylalkohol erhalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von alkoholischen Hydrierungsprodukten des Furfurols durch katalytische Hydrierung in Dampfform mit einem großen Überschuß von Wasserstoff oder Wasserstoff enthaltenden Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß man unter einem Überdruck von wenigstens 2o at arbeitet.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man frisch destilliertes Furfurol verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Furfurol in Gegenwart von indifferenten organischen Medien, insbesondere Alkoholen, dem Hydrierungsverfahren unterwirft. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift ..... N r. 555 405; USA. 1794453 1 903 850, 1 go6 873; britische Patentschrift ..... Nr. 388 703; französische - - 639 756 Auszug derCanad.Patentschrift Nr.357280 in The Canadian Patent Office Record (1936), Heft 16, S. 782; ReferatderCanad.Patentschrift Nr.357280 in Chemical Abstracts der American Chemical Society (i936), S.3837; Gazetta Chimica Italiana 37, Bd. Il, S. io8 (1907)-