DD281182A5 - METHOD FOR PRODUCING SAID FAT ALCOHOLS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gesaettigten Fettalkoholen aus Estern sythetischer Fettsaeuren mit Saeurezahlen von 2 bis 10 durch katalytische Hochdruckhydrierung, bei Temperaturen von 490 bis 540 K, Wasserstoffdruecken von 18 bis 30 MPa und an stationaer angeordnete kupferhaltige Hydrierkatalysatoren. Dem Ester werden 10 bis 50% der zur Neutralisation der vorhandenen Saeurezahl erforderlichen Menge Ammoniak zugegeben. Neben dem Wegfall der Raffination beim Einsatz von Estern oder der Vermeidung von Schaedigungen des Katalysators beim Einsatz freier Fettsaeuren liegt der besondere Vorteil in der Benutzung der fuer die Esterhydrierung bestimmten Hydrieranlagen ohne wesentliche technische Veraenderungen.{Verfahren; gesaettigte Fettalkohole; synthetische Fettsaeuren; Ester; katalytische Hochdruckhydrierung; kupferhaltige Hydrierkatalysatoren; Ammoniak}The invention relates to a process for the preparation of saturated fatty alcohols from esters of fatty acids having acid numbers of 2 to 10 by catalytic high-pressure hydrogenation, at temperatures of 490 to 540 K, hydrogen pressures of 18 to 30 MPa and stationaer arranged copper-containing hydrogenation catalysts. 10 to 50% of the amount of ammonia required to neutralize the acid number present is added to the ester. In addition to the elimination of refining when using esters or avoiding damaging the catalyst when using free fatty acids, the particular advantage lies in the use of hydrogenation plants intended for ester hydrogenation without significant technical changes. saturated fatty alcohols; synthetic fatty acids; esters; high pressure catalytic hydrogenation; copper-containing hydrogenation catalysts; Ammonia}
Description
Die Erfindung ist in der chemischen Industrie bei dnr Herstellung von gesättigten Fettalkoholen aus Estern synthetischer Fettsäuren durch katalytische Hochdruckhydrierung anwendbar.The invention is applicable in the chemical industry to the production of saturated fatty alcohols from esters of synthetic fatty acids by high pressure catalytic hydrogenation.
Die katalytische Hochdruckhydrierung von Fettsäuren und Fettsäureestern ist ein seit über 50 Jahren durchgeführter Prozeß, der in der Fachliteratur ausführlich dargestellt ist. Eine aktuelle Übersicht findet sich dazu beispielsweise in Ulimanns Enzyklopädie der Technischen Chemie 4. Aufig. Bd. 11, S.432ff.The catalytic high-pressure hydrogenation of fatty acids and fatty acid esters is a process carried out for over 50 years, which is detailed in the literature. An up-to-date overview can be found, for example, in Ulimann's Encyclopaedia of Technical Chemistry 4. Aufig. Vol. 11, p.432ff.
Die technischen Lösungen zur Prozeßführung erfordern grundsätzlich Bedingungen, die die überwiegend eingesetzten Cuhaltigen Katalysatoren vor dam korrosiven Angriff saurer Bestandteile der Reaktionskomponenten schützen. Deshalb werden zur Hydrierung vorzugsweise die Ester der Fettsäuren eingesetzt.The technical solutions for process control basically require conditions that protect the predominantly used Cu-containing catalysts from the corrosive attack of acidic components of the reaction components. Therefore, the esters of fatty acids are preferably used for the hydrogenation.
Fettsäuren natürlichen Ursprungs lassen sich auf Grund ihrer Reinheit relativ leicht bis herab zu Säurezahlen kleiner als 2 versetzen. Die Ester werden anschließend mit hochaktiver Bleicherde behandelt und dann destilliert. In dieser gereinigten Form sind die Säurezahlen kleiner als 1, und die Produkte lassen sich gut mit geringem Katalysatoraufwand hydrieren. Synthetische Fettsäuren, vorzugsweise aus der Pfiraffinoxidation, lassen sich wegen ihres Gehaltos an polyfunktionellen Verbindungen mit vertretbarem Aufwand nur auf Säurezahlen von etwa ?. bis 10 verestern. Eine ausreichende destillative Entsäuerung dieser Ester ist nicht möglich. Sie müssen deshalb vor der Hydrierung an stationär angeordneten Katalysatoren eir ar alkalischen Raffination unterworfen werden. Trotz Aufarbeitung der in den anfallenden Seifenlaugen enthaltenen Säuren ind deren erneute Veresterung und Raffination sind die Materialverluste sehr hoch. Die Ester der aus der Raffinationslauge zurückgewonnenen Säuren sind nur mit hohem Katalysatorverbrauch hydrierbar.Due to their purity, fatty acids of natural origin can be reduced relatively easily down to acid numbers less than 2. The esters are then treated with highly active bleaching earth and then distilled. In this purified form, the acid numbers are less than 1, and the products hydrogenate well with little catalyst overhead. Synthetic fatty acids, preferably from the Pfiraffinoxidation, can be due to their content of polyfunctional compounds with reasonable effort only to acid numbers of about . to age 10. Sufficient distillate deacidification of these esters is not possible. They must therefore be subjected to hydrogenation on stationary catalysts ei r ar alkaline refining. Despite workup of the acids contained in the resulting suds in their renewed esterification and refining material losses are very high. The esters of acids recovered from the refining liquor are hydrogenated only with high catalyst consumption.
Besonderen Aufwand erfordert die Entfernung geringer Spuren von Nalriumseifen aus den raffinierten Estern, da sie die Hydrierkatalysatoren bereits in sehr niedriger Konzentration irreversibel schädigen.Special effort requires the removal of small traces of Nalriumseifen from the refined esters, since they irreversibly damage the hydrogenation catalysts in very low concentration.
Der technische Aufwand für die Raffination und die Wiederaufarbeitung der Raffinationslaugen sind mit eine zusätzliche Verfahrensstufe und mit weiteren Kosten verbunden.The technical effort for the refining and reprocessing of Raffinationslaugen are associated with an additional process stage and other costs.
Die Hydrierung freier Fettsäuren ist mit vertretbarem Katalysatorverbrauch nur in der Sumpfphase mit suspendiertem Katalysator möglich. Zur Vermeidung einer Fettsaureeinwirkung auf den Katalysator wird ein großer Überschuß an gebildetem Fettalkohol in einem Reaktor mit innerer oder äußerer Rückfühiung im Kreislauf geführt. Die eingespeisten Fettsäuren werden dabei in sehr kurzer Zeit im Reaktor verestf rt, so daß die Hydriei J nc ι fast ausschließlich über die Ester verläuft. Von Nachteil bei dieser Verfahrensweise ist die aufwendigt! Abtrennung des Katalysators vom Reaktionsprodukt. An Rohrkrümmungen und Ventilen führt die abrasive Wirkung der Katalysatorsuspension zu schnellem Materialabtrag und dadurch zu kurzen Standzeiten dieser Ausrüstungen. Des weiteren kommt es zu störenden Katalysatorablagerungen im Reaktor, in Rohrleitungen und Wärmeaustauschern.The hydrogenation of free fatty acids is possible with reasonable catalyst consumption only in the liquid phase with suspended catalyst. To avoid fatty acid attack on the catalyst, a large excess of fatty alcohol formed is recirculated in a reactor with internal or external recirculation. The fed fatty acids are in a very short time in the reactor Verestf rt, so that the Hydriei J nc ι almost exclusively on the ester. The disadvantage of this procedure is the consuming! Separation of the catalyst from the reaction product. At pipe bends and valves, the abrasive effect of the catalyst suspension leads to rapid material removal and thus to short life of these equipment. Furthermore, there are disruptive catalyst deposits in the reactor, in pipelines and heat exchangers.
Vergleichsweise dazu stellt das Verfahren gemäß DD-PS 213430 einen Fortschritt dar. Gemäß dieser PS wird die Hydrierung freier Fettsäuren in Anwesenheit von im Überschuß vorhandenen basischen Stickstoffverbindungen an stationären Cu-Katalysatoren durchgeführt. Dabei schützen die intermediär gebildeten Ammonium- bzw. Aminseifen und ein Basenüberschuß den Katalysator. Eine Analyse des Prozesses zeigt jedoch auch bei diesem Verfahren kritische Punkte auf, die die umfangreiche Nutzung einschränken. Solche Nachteile sind vor allem darin zu sehen, daß mit einem im wesentlichen molarer. Überschuß an basischer Komponente zur Sicherung der Schutzfunktion des Katalysators gearbeitet werden muß, der einerseits eine komplizierte Kreislauffühlung der im rohen Hydrierprodukt freigesetzten Basen erfordert und andererseits, insbesondere bei Einsatz synthetischer Fettsäuren, bereits Umalkylierungsprodukte in den Alkoholen nachweisbar werden läßt, die mit wachsendem Verhältnis Base zu Fettsäure zunehmen. Außerdem bereitet die völlige Abdichtung der Rückführungs- und Kreislaufeinrichtungen für die basische Komponente Schwierigkeiten, die insbesondere bei Anwendung von Trimethylamin starke Geruchsbelästigungen hervorrufen. Weitere Nachteile sind, daß die technische Lösung nach diesem Prinzip eine säurefeste Ausführung der Behälter, Pumpen, Rohrleitungen und Armaturen bis zum Reaktoreintritt erfordert und daß dio Hydrierung der gebildeten Seifen gegenüber anderen Rohstoffen einen beträchtlichen Rückgang der Raumzeitausbeute, bezogen auf den gleichen Katalysator, zur Folge hat.By comparison, the process according to DD-PS 213430 represents an advance. According to this patent, the hydrogenation of free fatty acids is carried out in the presence of excess basic nitrogen compounds on stationary Cu catalysts. The intermediately formed ammonium or amine soaps and an excess of base protect the catalyst. However, an analysis of the process also reveals critical points in this process, which limit its extensive use. Such disadvantages are mainly to be seen in that with a substantially molar. Excess of basic component to secure the protective function of the catalyst must be worked, on the one hand requires a complicated circulation sensing of the liberated in the crude hydrogenation bases and on the other hand, especially when using synthetic fatty acids, already Umalkylierungsprodukte be detected in the alcohols, with increasing ratio base to Fatty acid increase. In addition, the complete sealing of the recycle and circulation facilities for the basic component causes difficulties that cause strong odor nuisance, especially when using trimethylamine. Further disadvantages are that the technical solution according to this principle requires an acid-resistant design of the containers, pumps, pipelines and valves to the reactor inlet and that the hydrogenation of the soaps formed compared to other raw materials, a significant reduction in the space-time yield, based on the same catalyst result Has.
Ziel de'1 Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung gesättigter Fettalkohole durch katalanische Hocharuckhydrierung von Estern synthetischer Fettsäuren an stationären Katalysatorsäulen, das die vorgenannten Nachteile dor bekannten Verfahren nicht aufweist.Target de '1 invention is to develop a process for the preparation of saturated fatty alcohols by Catalan Hocharuckhydrierung esters of synthetic fatty acids of the stationary catalyst columns, which the aforementioned disadvantages dor known method does not have.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Folglich besteht die Aufgabe der Erfindung darin, für die Hochdruckhydrierung von noch geringe Mengen saure Komponenten enthaltenden Estern synthetischer Fettsäuren an stationär angeordneten Katalysatoren Bedingungen zu finden, unter denen der säureempfindliche Hydrtorkatalysator nicht angegriffen wird und seine Aktivität und Selektivität für die Hydrierung der Carboxylgruppe zur Hydroxylgruppe nicht einbüßt.Consequently, the object of the invention is to find for the high-pressure hydrogenation of esters of synthetic fatty acids still containing small amounts of stationary fatty acid catalysts under conditions in which the acid-sensitive Hydrtorkatalysator is not attacked and its activity and selectivity for the hydrogenation of the carboxyl group to the hydroxyl group not loses.
Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die bei der Fettalkoholherstellung durch katalytische Hochdruckhydrierung an stationären kupferhaltigen Katalysatorsäulen zwischen 490 und 540K, Wasserstoffdrücken von 18 bis 30MPa und Einsatz von noch saure Komponenten enthaltenden Fettsäureestern mit einer Säurezahl von 2 bis 10 ein auf die Säurezahl bezogener Unterschuß von basischen Stickstoffverbindungen, vorrangig Ammoniak, zugegeben wird. Dieses Zwischenprodukt ist wegen des Wegfalls des Raffinationsprozesses und der dabei zwangsläufig anfallenden Aufarbeitung der Raffinationslauge besonders kostengünstig herstellbar und wird an Stelle der raffinierten Ester eingesetzt. Überraschenderweise beträgt die für lange Katalysatorstandzeiten notwendige Ammoniakmenge bei Einsatz von Alkylestem synthetischer Fettsäuren, vorzugsweise aus der Paraffinoxidation, nur 10 bis 50% des für die Restsäurezahl erforderlichen Neutralisationsäquivalentes. Dieser Sachverhalt belegt, daß mit einer solchen Verfahrensweise der Schutz des Katalysators nicht vordergründig durch Seifenbildung mit den entsprechend der Säurezahl vorhandenen sauren Komponenten, sondern direkt durch einen Oberflächenschutz des Katalysators bewirkt wird. Die geringen Mengen an Ammoniak entweichen bei der Entspannung der Hydrierprodukte und bei doren anschließender Destillation. Es kommt zu keiner Qualitätsbeeinträchtigung der Alkohole. Eine Kreislaufführung des Ammoniaks ist nicht erforderlich. Die Konzentration an durch Umalkylierung entstandenen Aminverbindungen in den Fettalkoholen ist so gering, daß sie an der Fehlergrenze der Bestimmungsmethoden liegt. Neben dem Wegfall der Raffination beim Einsatz von Estern oder der Vermeidung von Schädigungen des Katalysators beim Einsatz freier Fettsäuren liegt der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Benutzung der für die Esterhydrierung bestimmten Hydrieranlagen ohne wesentliche technische Veränderungen. Die Erfindung wird an folgenden Beispielen näher erläutert: Beschreibung der in allen Beispielen wiederkehrenden Bedingungen.According to the invention, this object is achieved in that the in fatty alcohol production by catalytic high-pressure hydrogenation on stationary copper catalyst columns between 490 and 540K, hydrogen pressures of 18 to 30MPa and use of acidic components containing fatty acid esters having an acid number of 2 to 10, based on the acid number deficit of basic nitrogen compounds, primarily ammonia. This intermediate is due to the elimination of the refining process and thereby inevitably resulting workup of Raffinationslauge particularly inexpensive to produce and is used in place of refined esters. Surprisingly, the amount of ammonia necessary for long catalyst service lives when using alkyl esters of synthetic fatty acids, preferably from the paraffin oxidation, is only 10 to 50% of the neutralization equivalent required for the residual acid number. This fact proves that with such a procedure, the protection of the catalyst is not ostensibly caused by soap formation with the corresponding acid number of the present acidic components, but directly by a surface protection of the catalyst. The small amounts of ammonia escape during the relaxation of the hydrogenation products and doren subsequent distillation. There is no quality deterioration of the alcohols. A recycling of the ammonia is not required. The concentration of amine compounds formed by transalkylation in the fatty alcohols is so low that it lies at the error limit of the determination methods. In addition to the elimination of refining when using esters or avoiding damage to the catalyst when using free fatty acids, the particular advantage of the process according to the invention is the use of the hydrogenation plants intended for ester hydrogenation without significant technical changes. The invention will be further illustrated by the following examples: Description of the recurring in all examples conditions.
Die Hydrieranlage besteht aus »inem senkrecht aufgestellten Rohrreaktor, der mit dem Hydrierkatalysator gefüllt ist, einem geschlossenen Kreislaufsystem mit Gasumwälzpumpe für den in großem Üborschuß durch den Reaktor zu leitenden Hydrierwasserstoff, einer Produktpumpo, 2 Vorheizern für Hydrierprodukt und Wasserstoff vor dem Reaktor, Kühler und Flüssigkeitsabscheider hinter dem Reaktor.The hydrogenation plant consists of a vertical tubular reactor filled with the hydrogenation catalyst, a closed circulation system with gas circulation pump for the hydrogenation gas to be passed through the reactor in large excess, a product pump, 2 pre-heaters for hydrogenation product and hydrogen upstream of the reactor, condenser and liquid separator behind the reactor.
Der Cu und Zn im Verhältnis 3:2 enthaltende tablettierte Katalysator wird nach dem Einfüllen im Reaktor reduziert. Die Reduktionsbedingungen sind:The tableted catalyst containing Cu and Zn in the ratio 3: 2 is reduced after filling in the reactor. The reduction conditions are:
Unter diesen Bedingungen wird der Katalysator 2h reduziert und danach die Reaktortemperatur auf die gewünschte Hydriertemperatur abgesenkt.Under these conditions, the catalyst is reduced for 2 hours and then the reactor temperature is lowered to the desired hydrogenation temperature.
Die allgemeinen Hydrierbedingungen sind:The general hydrogenation conditions are:
Dazu wird der Ester über die Produktpumpe in den Reaktor gefördert. Aus dem Abscheider wird kontinuierlich das Hydrierprodukt entspannt. In Abständen von 2 Stunden werden Hydrierproben entnommen und analytisch untersucht. Die NH3-Behandlung des Esters erfolgt, indem mengenproportionale Stoffströme von Estern und Ammoniak bei Temperaturen zwischen 300 und 360K durch eine Mischstrecke geleitet werden.For this purpose, the ester is conveyed via the product pump into the reactor. The hydrogenation product is continuously released from the separator. At intervals of 2 hours, hydrogenation samples are taken and analyzed analytically. The NH3 treatment of the ester takes place by passing quantity-proportional streams of esters and ammonia through a mixing zone at temperatures between 300 and 360K.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel nach dem Stand der Technik)Example 1 (comparative example according to the prior art)
Es wird ein Butylester eines Gemisches synthetischer Fettsäurv.-r. der zu mehr als 80% aus η-Fettsäuren mit 10 bis 16 Kohlenstoffatomen besteht, mit einem Durchsatz von 1,2kg/hindem eingangs beschriebenen Reaktor eingesetzt. Der Ester besitzt eine Säurezahl von 6. Die Hydriertemperatur beträgt 500 ± 5K. Das Hydrierprodukt hat nach Abtrennung des Butanols folgende KennzahlenA butyl ester of a mixture of synthetic fatty acid v. R. which consists to more than 80% of η-fatty acids having 10 to 16 carbon atoms, used at a rate of 1.2 kg / hindem reactor described above. The ester has an acid number of 6. The hydrogenation temperature is 500 ± 5K. The hydrogenation product has the following characteristics after removal of the butanol
SZ: ί VZ: 2,1 JZ: 1SZ: ί VZ: 2,1 JZ: 1
Nach 2tägiger Fahrt färbt sich der Hydrierablauf durch Katalysatorbestandtoile rotbraun, und die Kennzahlen haben sich folgendermaßen verändert.After a 2-day drive, the hydrogenation effluent turns red-brown through catalyst constituents, and the measures have changed as follows.
SZ: 1,5 VZ: 16 JZ: 1SZ: 1,5 VZ: 16 JZ: 1
Nach weiteren 2 Tagen ist die Aktivität Jes Katalysators erschöpft. Die Hydrierprodukte sind weiterhin rotbraun gefärbt und die VZ ist auf > 30 angestiegen. Eine Temperaturerhöhung des Reaktors um 16K bringt nur für einen Tag eine vorübergehende Absenkung der Verseifungszahlen.After another 2 days, the activity of Jes catalyst is exhausted. The hydrogenation products are still colored reddish brown and the VZ has risen to> 30. Increasing the temperature of the reactor by 16K causes a temporary decrease in saponification numbers for only one day.
einem von 1,8kg/h in dem eingangs beschriebenen Reaktor eingespeist.a fed of 1.8 kg / h in the reactor described above.
SZ: 0,2 VZ: 2 JZ: 0,5SZ: 0.2 VZ: 2 JZ: 0.5
9 Kohlenstoffatomen besteht, mit einem Durchsatz von 2,0kg/h in dem eingangs beschriebenen Reaktor eingesetzt. Dem Estermit einer Säurezahl von 4 werden 0,25g NH3 pro kg Ester zudosiert.9 carbon atoms is used, with a throughput of 2.0 kg / h in the reactor described above. The ester with an acid number of 4, 0.25 g of NH 3 are added per kg of ester.
SZ: 0,1 VZ: 1,1 JZ: 0,2SZ: 0.1 VZ: 1.1 JZ: 0.2
aus η-Fettsäuren mit 10 bis 16 Kohlenstoffatomen besteht, mit einem Durchsatz von 1,8kg/h in dem im Beispiel 1 beschriebenenconsists of η-fatty acids having 10 to 16 carbon atoms, with a throughput of 1.8 kg / h in that described in Example 1
SZ: 0,3 VZ: 1,9 JZ: 0,7SZ: 0.3 VZ: 1.9 JZ: 0.7
Nach 14tägiger Fahrt haben sich die Kennzahlen nicht signifikant verändert. Der Hydrierablauf ist weiterhin farblos. Nach einer Temperaturerhöhung auf 535K und einer Durchsatzsteigerung auf 2,3kg Ester/h am 15.Tag hat der Hydrierablauf folgende KennzahlenAfter 14 days driving, the key figures have not changed significantly. The hydrogenation process is still colorless. After a temperature increase to 535 K and an increase in throughput to 2.3 kg ester / h on the 15th day, the hydrogenation sequence has the following characteristics
VZ: 2,1SZ: 0,2JZ: 0,5VZ: 2,1SZ: 0,2JZ: 0,5
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32744389A DD281182A5 (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | METHOD FOR PRODUCING SAID FAT ALCOHOLS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD32744389A DD281182A5 (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | METHOD FOR PRODUCING SAID FAT ALCOHOLS |
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DD281182A5 true DD281182A5 (en) | 1990-08-01 |
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Family Applications (1)
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DD32744389A DD281182A5 (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | METHOD FOR PRODUCING SAID FAT ALCOHOLS |
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DD (1) | DD281182A5 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19756171A1 (en) * | 1997-12-17 | 1999-07-01 | Basf Ag | Process for the hydrogenation of carboxylic acids or their anhydrides or esters to alcohols |
-
1989
- 1989-04-10 DD DD32744389A patent/DD281182A5/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19756171A1 (en) * | 1997-12-17 | 1999-07-01 | Basf Ag | Process for the hydrogenation of carboxylic acids or their anhydrides or esters to alcohols |
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