DD219759A1 - PROCESS FOR PREPARING PROPANOL-1 - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Synthese von Propanol-1 durch regioselektive Hydrierung von Propenoxid mit dem Ziel, ein oekonomisch guenstiges Verfahren zu erhalten. Dies wird dadurch erreicht, dass die Reaktion an einem Katalysator, der 80 bis 91 Masse-% Aluminiumoxid, 7 bis 15 Masse-% Cobaltoxid, 2 bis 5 Masse-% Siliciumdioxid und 0,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid enthaelt, bei maximal 413 K durchgefuehrt wird.Process for the synthesis of propanol-1 by regioselective hydrogenation of propene oxide with the aim of obtaining an economically favorable process. This is achieved by reacting on a catalyst containing 80 to 91% by mass of alumina, 7 to 15% by mass of cobalt oxide, 2 to 5% by mass of silica and 0.01 to 0.05% by mass of iron oxide, at a maximum of 413K.
Description
VEB Leuna-Werke Leuna^ deIl 22.11.83VEB Leuna-Werke Leuna ^ deIl 22.11.83
"Walter Ulbricht""Walter Ulbricht"
LP 83 126LP 83 126
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Titel der Erfindung ,Title of the invention,
Verfahren zur Herstellung von Propanol-1 Anwendungsgebiet der ErfindungProcess for the preparation of propanol-1 Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Propanol-1 durch regioselektive Hydrierung Von Propenoxid in einer heterogenen Gasphasenreaktion mit Wasserstoff· Propanol-1 kommt als Zwischenprodukt in verschiedenen Bereichen der chemischen Industrie sowie als Lösungsmittel und Desinfektionsmittel zur Anwendung.The invention relates to a process for the preparation of propanol-1 by regioselective hydrogenation of propene oxide in a heterogeneous gas phase reaction with hydrogen · propanol-1 is used as an intermediate in various areas of the chemical industry as well as solvents and disinfectants.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, Propenoxid in der Gasphase durch regioselektive Hydrierung an Hydrierkatalysatoren im Temperaturbereich 443 bis 523 K in Propanol-1 zu überführen (US-PS 1 787 205). Als Katalysatoren kommen Kupfer, Nickel, Cobalt, Eisen, Platin und Palladium, gegebenen-It is known to convert propene oxide in the gas phase by regioselective hydrogenation over hydrogenation catalysts in the temperature range 443 to 523 K in propanol-1 (US Pat. No. 1,787,205). The catalysts used are copper, nickel, cobalt, iron, platinum and palladium.
falls auf Trägern, zum Einsatz, Der Umsatz des Propenoxids zu Propanol-1 beträgt nur 35 bis 40 %. Das -verbleibende Propenoxid muß abdestilliert und erneut in den Prozeß eingebracht werden. Weiterhin ist dieses Verfahren mit dem Nachteil behaftet, daß eine Druckabhängigkeit der Selektivität der Bildung von Propanol-Ί zu verzeichnen ist· Führt man die Reaktion beispielsweise mit einem entsprechend der US-PS 1 787 205 hergestellten Nickelkatalysator durch, so ergibt sich, wie eigene Untersuchungen r eigen,, daß bei der Erhöhung des Druckes von 3»0 auf 9»Ö MPa eine Verschlechterung der Selektivität der ,Bildung des Propanol-1 um 15 % eintritt· Nachteilig an diesem Verfahren ist außerdem auch der gewählte hohe Temperaturbereich· Diese Tatsachen führen zu einer Beschränkung der technischen Möglichkeiten, in wirtschaftlicher Art und Weise Propanol-1 durch regioselektive Hydrierung von Propenoxid herzustellen·if used on carriers, the conversion of propene oxide to propanol-1 is only 35 to 40%. The - remaining propene oxide must be distilled off and re-introduced into the process. Furthermore, this method has the disadvantage that a pressure-dependence of the selectivity of the formation of propanol-Ί is recorded. If the reaction is carried out, for example, with a nickel catalyst prepared according to US Pat. No. 1,787,205, the result is, as our own investigations In addition, a disadvantage of this method is the fact that the selectivity of the formation of propanol-1 increases by 15% when the pressure is increased from 3.degree. to 9.degree. MPa to restrict the technical possibilities to economically produce propanol-1 by regioselective hydrogenation of propene oxide ·
Nach der JP-PS 73-31 083 wird Propenoxid mit Wasserstoff bei einem Anfangsdruck von 6.0 MPa bei 423 K innerhalb von 3 Stunden mit Nickel- bzw. Cobaltborid als Katalysator in einem Autoklaven umgesetzt. Bei einem Umsetzungsgrad von 100 % werden 90 % bzw. 92 % Propanol gebildet, welches ein Verhältnis von 95 % Propanol-1 zu 5 % Propanol-2 bzw· 98 % Propanol-1 zu 2 % Propanol-2 aufweist. Nachteilig ist, daß über die fehlenden 8 % bzw. 10 % keine Angaben gemacht werden . Der Fachmann muß annehmen, daß es sich hierbei um die Bildung von Zersetzungsproduktenhandelt· Dafür spricht die relativ hohe Reaktionstemperatur· Der entscheidende Nachteil besteht jedoch in der diskontinuierlichen Fahrweise, die für ein wirtschaftliches Verfahren völlig ungeeignet ist· Eine kontinuierliche Fahrweise wurde ausgeklammert·According to JP-PS 73-31 083 propene oxide is reacted with hydrogen at an initial pressure of 6.0 MPa at 423 K within 3 hours with nickel or cobalt boride as a catalyst in an autoclave. At a conversion of 100%, 90 % or 92% of propanol are formed, which has a ratio of 95 % propanol-1 to 5% propanol-2 or 98 % propanol-1 to 2 % propanol-2. The disadvantage is that no information is given about the missing 8 % or 10 % . The person skilled in the art must assume that this is the formation of decomposition products. This is due to the relatively high reaction temperature. The decisive disadvantage, however, is the discontinuous mode of operation, which is completely unsuitable for an economical method. A continuous mode of operation was excluded.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, ein ökonomisch günstiges kontinuierliches Verfahren für die regioselektive Hydrierung von Propenoxid zu Propanol-1, ohne Druckabhängigkeit der Selektivität der Reaktion, zu entwickeln.The aim of the invention is to develop an economically favorable continuous process for the regioselective hydrogenation of propene oxide to propanol-1, without pressure dependence of the selectivity of the reaction.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zur regioselektiven Hydrierung von Propenoxid zu entwickeln, welches es gestattet, in einer kontinuierlichen Arbeitsweise bei unterschiedlichen Drücken gleichbleibend hohe Selektivitäten der Propanol-1-Bildung zu erzielen.It was therefore the object to develop a process for the regioselective hydrogenation of propene oxide, which makes it possible to achieve consistently high selectivities of the propanol-1 formation in a continuous procedure at different pressures.
Diese Aufgabe wurde durch ein Verfahren zur Herstellung von Propanol-1 durch regioselektive Hydrierung von Propenoxid in einer heterogenen Gasphasenreaktiqn mit Wasserstoff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reaktion kontinuierlich an einem Katalysator durchgeführt wird, der 80 bis 91 Masse-% Aluminiumoxid, 7 bis 15 Masse-% Cobaltoxid, 2 bis 5 Masse-% Siliciumdioxid und 0,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid enthält, und daß während der Reaktion eine maximale Temperatur von 413 K nicht überschritten wird.This object was achieved by a process for the preparation of propanol-1 by regioselective hydrogenation of propene oxide in a heterogeneous Gasphasenreaktiqn with hydrogen according to the invention characterized in that the reaction is carried out continuously on a catalyst containing 80 to 91 mass% of alumina, 7 to 15 mass -% cobalt oxide, 2 to 5 mass% of silica and 0.01 to 0.05 mass% of iron oxide, and that during the reaction, a maximum temperature of 413 K is not exceeded.
Als Rohstoffe können für das erfindungsgemäße Verfahren nach bekannten Syntheseverfahren erhältliche Produkte, welche vorher einer entsprechenden Reinigung, unterzogen wurden, eingesetzt werden. Das sind z.B. Produkte, die über das Chlorhydrin- oder das Oxydationsverfahren hergestellt wurden. Erfindungsgemäß besteht der Katalysator aus einer Kombination, die 80 bis 91 Masse-% Aluminiumoxid, 7 bis 15 Masse-% Cobaltoxid, 2 bis 5 Masse-% Siliciumdioxid und ©,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid enthält. Prinzipiell können beliebige Kombinationen der Einzelkomponenten innerhalb der angegebenen Grenzen verwendet werden. Mit besonderem Vorzug werden jedoch Kombinationen eingesetzt, die 85 bis 90 Masse-% Aluminiumoxid, 8 bis 11 Masse-% Cobaltoxid, 2 bisAs raw materials, products which have been previously subjected to a corresponding purification can be used for the process according to the invention by known synthesis processes. These are e.g. Products made by the chlorohydrin or oxidation process. According to the invention, the catalyst consists of a combination containing 80 to 91% by mass of aluminum oxide, 7 to 15% by mass of cobalt oxide, 2 to 5% by mass of silicon dioxide and ©, 01 to 0.05% by mass of iron oxide. In principle, any combination of the individual components can be used within the specified limits. With particular preference, however, combinations are used, the 85 to 90% by mass of alumina, 8 to 11% by mass of cobalt oxide, 2 to
4 Masse-% Siliciumdioxid und 0,02 Masse-% Eisenoxid enthalten, '4% by mass of silica and 0.02% by mass of iron oxide,
Der entscheidende Vorteil dieser erfindungsgemäß anzuwendenden Katalysajorkombination gegenüber bekannten Katalysatoren besteht in der über weite Bereiche des Druckes, bei denen die Reaktion durchgeführt wird, gleichbleibenden Aktivität, die zu einer gleichbleibenden hohen Selektivität der Bildung von Propanol-1 aus Propenoxid und damit zu einer wesentlich größeren Variabilität des Verfahrens führt. Überraschen muß dabei, daß die aus der Literatur bekannten aktivierenden Eigenschaften von Verbindungen des Aluminiums, Cobalts, Siliciums und Eisens in diesem Druckbereich übertroffen werden. Der erfindungsgemäße Katalysator zeichnet sich außerdem durch eine hohe Standzeit aus* Die Herstellung des erfindungsgemaßen Katalysators erfolgt in der dem Fachmann bekannten Art und Weise durch Fällen von Salzlösungen der entsprechenden Katalysatorkomponenten. Die Fällung wird filtriert, getrocknet, tablettiert getrocknet und in bekannter Art und Weise mit Wasserstoff bei Temperaturen zwischen 573 und 773 K aktiviert· Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Reaktion bei Temperaturen bis maximal 413 K durchgeführt· Eine Überschreitung dieser Temperatur führt zu einer Verringerung der Ausbeute an Propanol-1 · Außerdem gehen bei üPemperaturen über 413 K die Vorteile des Katalysators verloren.The decisive advantage of this catalyst combination to be used according to the invention over known catalysts is the constant activity over a wide range of pressures at which the reaction is carried out, leading to a constant high selectivity of the formation of propanol-1 from propene oxide and thus to a considerably greater variability of the procedure leads. It must be surprising that the known from the literature activating properties of compounds of aluminum, cobalt, silicon and iron are exceeded in this pressure range. The catalyst according to the invention is also distinguished by a long service life. The catalyst according to the invention is prepared in the manner known to the person skilled in the art by precipitating salt solutions of the corresponding catalyst components. The precipitate is filtered, dried, tabletted dried and activated in a known manner with hydrogen at temperatures between 573 and 773 K. The process according to the invention is carried out at temperatures up to a maximum of 413 K. Exceeding this temperature leads to a reduction in the Yield of Propanol-1 In addition, at temperatures above 413 K, the advantages of the catalyst are lost.
Entsprechend dem erfindungsgemaßen Verfahren kann die Reaktion bei Wasserstoffdrücken von 2,0 bis 10,0 MPa durchgeführt werden, wobei der Wasserstoff als Kreislaufgas ohne Nachteil noch geringe Mengen von Propan und Propenoxid enthalten kann» Zweckmäßigerweise wird der Katalysator fur das erfindungsgemäße Verfahren in einem Reaktor als Festbett angeordnet. Propenoxid wird verdampft und in der Gasphase mit dem Kreislaufgas über den Katalysator geführt. .According to the inventive method, the reaction can be carried out at hydrogen pressures of 2.0 to 10.0 MPa, wherein the hydrogen can still contain small amounts of propane and propene oxide as recycle gas without disadvantage. Conveniently, the catalyst for the inventive method in a reactor Fixed bed arranged. Propene oxide is vaporized and passed over the catalyst in the gas phase with the recycle gas. ,
Γ 5 77 5 7
Dabei bildet sich ein Gemisch aus Propanol-1 und Propanol-2 sowie geringe Mengen Wasser, hochsiedende Nebenprodukte und eventuell Propenoxid· Die Aufarbeitung des Gemisches erfolgt in an sich bekannter Art und Weise durch Abtrennung des Kreislaufgases und anschließende Destillation. Der Vorteil des Einsatzes der erfindungsgemäßen Katalysatorkombination, bestehend aus 80 bis 91 Ua.sse-% Aluminiumoxid, 7 bis 15 Masse-% Cobaltoxide 2 bis 5 Masse-% Siliciumdioxid und 0,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid, bei der Umsetzung von Propenoxid mit Wasserstoff bei Temperaturen bis maximal 415 K» ergibt sich somit aus der im weiten Druckbereich gleichbleibenden hohen Aktivität, die gegenüber herkömmlichen Katalysatoren zu einer gleichbleibenden hohen Selektivität der Bildung von Propanol-1 führt, sowie in der Möglichkeit, die Reaktion kontinuierlich in einem energetisch günstigen Temperaturbereich durchzuführen»This forms a mixture of propanol-1 and 2-propanol and small amounts of water, high-boiling by-products and possibly propene oxide · The work-up of the mixture is carried out in a conventional manner by separation of the recycle gas and subsequent distillation. The advantage of using the catalyst combination according to the invention, consisting of 80 to 91 Ua.sse-% alumina, 7 to 15 mass% cobalt oxides 2 to 5 mass% of silica and 0.01 to 0.05 mass% iron oxide, in the reaction of propene oxide with hydrogen at temperatures up to a maximum of 415 K »results from the consistent high pressure in the wide range of high activity, which compared to conventional catalysts to a constant high selectivity of the formation of propanol-1, and in the ability to continuously the reaction in one energy-efficient temperature range »
Ausführungsbeispiele ^ Beispiel 1Exemplary Embodiments Example 1
Es wird ein Katalysator, bestehend aus 86,5 Masse-% Aluminiumoxid, 10,5 Masse-% Cobaltoxid, 3,0 Masse-^ Siliciumdioxid und 0,02 Masse-% Eisenoxid, eingesetzt, der in einem , Reaktor fest angeordnet ist. Es werden stündlich 160 g Propenoxid verdampft und mit 64,7 1 i.N, Frischwasserstoff sowie 6400 1 i,N; eines Kreislaufgases, bestehend aus 99,6 % Wasserstoff, 0,1 % Propan und 0,3 % Propenoxid, bei 3,0 MPa und einer Reaktionstemperatur von 408 K über den aktivierten Katalysator geführt. Die Verweilzeit betragt in der Reaktionszone 16 see. In einem dem Reaktor nachgeschalteten Abscheider werden bei einer Temperatur von 295 K stündlich 160,4 g eines Flüssigproduktes erhalten, das folgende Zusammensetzung hat:A catalyst consisting of 86.5% by mass of aluminum oxide, 10.5% by mass of cobalt oxide, 3.0% by mass of silica and 0.02% by mass of iron oxide is used, which is fixedly arranged in one reactor. 160 g of propene oxide are evaporated every hour and 64.7 l of i.N, fresh hydrogen and 6400 l of i, N; a recycle gas consisting of 99.6% hydrogen, 0.1% propane and 0.3% propene oxide, passed over the activated catalyst at 3.0 MPa and a reaction temperature of 408 K. The residence time amounts to 16 in the reaction zone. In a separator connected downstream of the reactor, 160.4 g of a liquid product having the following composition are obtained per hour at a temperature of 295 K:
Propenoxid 0,1 Masse-%Propene oxide 0.1% by mass
Propanol-1 95»6 Masse-%Propanol-1 95 »6% by mass
Propanol-2 2,5 Masse-%Propanol-2 2.5% by weight
hochsiedende Nebenprodukte 0,3 Masse-%high-boiling by-products 0.3% by mass
Wasser 1,5 Masse-$Water 1.5 mass- $
Die Selektivität der Bildung des Propanol-1 beträgt 92,4 % Das Verhältnis von Propanol-1 zu Propanol-2 beträgt 9?»5 '· 2,5. ' . " ". ... --:' ' ' ' · ', ". .' ·' ' ' .The selectivity of the formation of propanol-1 is 92.4 %. The ratio of propanol-1 to propanol-2 is 9-5.5 × 2.5. '. "". ... - : '''''','.' · '''.
Beispiel 2 . ,Example 2. .
Es wird verfahren wie im Beispiel 1 · Die Heaktion wird bei einem Druck von 6,0 MPa ausgeführt. ' , Die Selektivität der Bildung des Propanol-1 beträgt 92,7 %· Das Verhältnis von Propänol-1 zu Propanol-2 beträgtThe procedure is as in Example 1 · The heaction is carried out at a pressure of 6.0 MPa. The selectivity of the formation of propanol-1 is 92.7% · The ratio of propanol-1 to propanol-2 is
Es wird verfahren wie im Beispiel 1» Die Reaktion wird bei einem Druck von 9,0 MPa ausgeführt.The procedure is as in Example 1 »The reaction is carried out at a pressure of 9.0 MPa.
Die Selektivität der Bildung des Psopanol-1 beträgt 92,0 %· Das Verhältnis von Propanol-1 äu i?ropanol-2 beträgt 97,4 : 2,6. , . . .. ' ..: ' . ' . ..' . . . ; 'The selectivity of the formation of psopanol-1 is 92.0%. The ratio of propanol-1 to i-ropanol-2 is 97.4: 2.6. ,. , .. '..:'. '. .. '. , , ; '
Claims (1)
0,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid enthält, und daß während der Heaktion eine, maximale Reaktionstemperätur von 4-13 K nicht überschritten wird»Process for the preparation of propano1-1 by regioselective hydrogenation of propene oxide in a heterogeneous gas phase reaction with hydrogen, characterized in that the reaction is carried out continuously on a catalyst comprising 80 to 91% by mass of aluminum oxide, 7 to 15% by mass of cobalt oxide, 2 to 5 mass% of silica and
Contains 0.01 to 0.05% by mass of iron oxide, and that a maximum reaction temperature of 4-13 K is not exceeded during the extraction "
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---|---|---|---|
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DD219759A1 true DD219759A1 (en) | 1985-03-13 |
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