DE10035120A1 - Hydroformylation of olefins is carried out in two steps R1 and R2 in a reactor system, whereby the olefin containing feed, carbon monoxide, hydrogen and the discharge from R1 is fed to R2 - Google Patents

Hydroformylation of olefins is carried out in two steps R1 and R2 in a reactor system, whereby the olefin containing feed, carbon monoxide, hydrogen and the discharge from R1 is fed to R2

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C45/50Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide by oxo-reactions

Abstract

A process for the hydroformylation of olefins by the reaction of carbon monoxide and hydrogen in the presence of a hydroformylation catalyst in carried out in two steps (R1) and (R2) in a reactor system, whereby the olefin containing feed, carbon monoxide, hydrogen and the discharge from R1 is fed to reaction step R2 and partially reacted, catalytically and the output from (R1) is fed to (R2). A process for the hydroformylation of olefins by the reaction of carbon monoxide and hydrogen in the presence of a hydroformylation catalyst in carried out in two steps (R1) and (R2) in a reactor system, whereby -the olefin containing feed, carbon monoxide, hydrogen and the discharge from R1 is fed to reaction step R2 and partially reacted, catalytically -the discharge from (R2) is separated to form a catalyst containing liquid fraction (F1), a product containing fraction (F2) and an unreacted olefin containing fraction (F3) -at least some of the fraction (F3), optionally with at least some of the fraction (F1) as well as carbon monoxide and/or hydrogen are fed to reaction step (R1) and catalytically reacted -the output from (R1) is fed to (R2)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydroformy­ lierung von Olefinen durch Umsetzung mit Kohlenmonoxid und Was­ serstoff in Gegenwart eines Hydroformylierungskatalysators in ei­ nem Reaktionssystem, das zwei Reaktionsstufen umfasst.The present invention relates to a method for hydroformy olefins by reaction with carbon monoxide and what serstoff in the presence of a hydroformylation catalyst in egg a reaction system that comprises two reaction stages.

Die Hydroformylierung oder Oxo-Synthese ist ein wichtiges groß­ technisches Verfahren und dient der Herstellung von Aldehyden aus Olefinen, Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Diese Aldehyde können gegebenenfalls im gleichen Arbeitsgang oder sukzessive in einem getrennten Hydrierschritt mit Wasserstoff zu den entsprechenden Alkoholen hydriert werden. Die Reaktion selbst ist stark exotherm und läuft im Allgemeinen unter erhöhtem Druck und bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart von Übergangsmetallkatalysatoren ab. Als Katalysatoren werden dabei im Allgemeinen Verbindungen oder Komplexe von Metallen der VIII. Nebengruppe, speziell Co-, Rh-, Ir-, Pd-, Pt- oder Ru-Verbindungen bzw. -komplexe eingesetzt, die unmodifiziert oder z. B. mit amin- oder phosphinhaltigen Verbin­ dungen modifiziert sein können.The hydroformylation or oxo synthesis is an important big one technical process and is used for the production of aldehydes Olefins, carbon monoxide and hydrogen. These aldehydes can if necessary in the same work step or successively in one separate hydrogenation step with hydrogen to the corresponding Alcohols are hydrogenated. The reaction itself is highly exothermic and generally runs under increased pressure and at elevated Temperatures in the presence of transition metal catalysts. Compounds or are generally used as catalysts Complexes of subgroup VIII metals, especially Co, Rh, Ir, Pd, Pt or Ru compounds or complexes used, the unmodified or e.g. B. with amine or phosphine-containing verbin can be modified.

Ein im Allgemeinen wichtiges Ziel großtechnischer Verfahren und somit auch der Hydroformylierung ist es, das notwendige Reaktor­ volumen zu minimieren, um Investitions- und Betriebskosten zu senken. Dabei soll jedoch möglichst der technische Aufwand bei der Produktaufarbeitung nicht oder nicht wesentlich erhöht wer­ den.A generally important goal of industrial processes and hence hydroformylation is the necessary reactor minimize volume in order to increase investment and operating costs reduce. However, the technical effort should be as possible who does not or not significantly increases the product processing the.

Es ist bekannt, Reaktoren in Form einer Kaskade einzusetzen, um bei gegebenem Reaktionsraum einen höheren Umsatz als in einem Einzelreaktor gleichen Volumens zu erzielen. Dabei können im All­ gemeinen sowohl Reaktoren mit gleicher als auch mit verschiedener. Vermischungscharakteristik kaskadiert werden. Eine Übersicht be­ züglich Reaktoren und reaktionstechnischer Optimierung findet sich z. B. in Baerns et al., Chemische Reaktionstechnik, Georg- Thieme-Verlag, Stuttgart, New York, 1987, Kapitel 10, S. 372-415. Weiterhin können auch mehrere, bereits kaskadierte oder anders geschaltete Reaktoren als Komponente in einer Reaktorkaskade ein­ gesetzt werden. Ein charakteristisches Merkmal üblicher Reaktor­ kaskaden ist, dass die Edukteingangskonzentration im (n + 1). Reak­ tor der Kaskade geringer ist als die Edukteingangskonzentration im n. Reaktor der Kaskade. Werden die Reaktoren einer solchen Kaskade bei gleichen Reaktionsbedingungen, wie Temperatur, Druck und Verweilzeit betrieben, so ist bei einer Reaktionsordnung < O bezüglich Olefin die spezifische Produktleistung, d. h. bei­ spielsweise bei einer Hydroformylierung, die umgesetzte Olefin­ nenge pro Zeiteinheit und Volumen des Reaktionsraumes, im (n + 1). Reaktor geringer ist als im n. Reaktor. Somit wird häufig der in der Reaktorkaskade zur Verfügung stehende Reaktionsraum nicht ef­ fektiv genutzt.It is known to use reactors in the form of a cascade for a given reaction space a higher turnover than in one To achieve a single reactor of the same volume. It can in space mean both reactors with the same as with different ones. Mixing characteristics can be cascaded. An overview be regarding reactors and reaction technology optimization z. B. in Baerns et al., Chemical Reaction Engineering, Georg- Thieme-Verlag, Stuttgart, New York, 1987, Chapter 10, pp. 372-415. Furthermore, several, already cascaded or different switched reactors as a component in a reactor cascade be set. A characteristic feature of a conventional reactor cascades is that the educt input concentration in (n + 1). Reak the cascade is lower than the educt input concentration in the nth reactor of the cascade. Will the reactors be such Cascade under the same reaction conditions as temperature, pressure  and residence time operated, for a reaction order <O for olefin, the specific product performance, i. H. at for example in a hydroformylation, the converted olefin amount per unit of time and volume of the reaction space, im (n + 1). Reactor is lower than in the nth reactor. Thus, the in the reaction space available to the reactor cascade is not ef fectively used.

Vielfach werden zur Hydroformylierung technisch zugängige Olefin­ gemische, z. B. aus der Aufarbeitung von Erdöl durch Steamcrac­ ken, dem Shell Higher Olefin Process (SHOP), der Ziegler-Syn­ these, Fischer-Tropsch-Synthese, Paraffindehydrierung, Wachscrac­ ken, Chlorierung/Dehydrochlorierung etc., eingesetzt. Diese Ole­ fine können z. B. Isomerengemische mit unterschiedlicher Reakti­ vität gegenüber einer Hydroformylierung enthalten. Dazu zählen zum einen Oligomere niederer Olefine, wie von Propen, Butenen, Pentenen, Hexenen etc. Dazu zählen auch isomere Olefingemische, die durch Oligomerisierung von Propenen, Butenen etc. hergestellt werden können, wie Di-, Tri- und Tetrapropen und -buten. Oligome­ risate von n-Butenen sind z. B. nach dem Octol®-Prozess von Hüls und dem Dimersol®-Verfahren von IFP großtechnisch erhältlich. Werden solche Olefingemische, die z. B. Olefine mit einer unter­ schiedlichen Anzahl an Kohlenstoffatomen und/oder verschiedene Isomere eines Olefins mit unterschiedlicher Reaktivität enthal­ ten, einer Hydroformylierung in einer üblichen Reaktorkaskade un­ terzogen, so werden vorzugsweise die leicht hydroformylierbaren Olefine im ersten Reaktor bzw. in den ersten Reaktoren der Kas­ kade hydroformyliert, während die schwerer hydroformylierbaren Olefine sich im Reaktionsaustrag der vorderen Reaktoren anrei­ chern. Werden die nachgeschalteten Reaktoren der Kaskade bei im Wesentlichen gleichen Reaktionsbedingungen betrieben wie der er­ ste Reaktor, so bleibt der Olefinumsatz entweder unvollständig oder es wird zur Erzielung eines im Wesentlichen vollständigen Umsatzes ein hoher Gesamtreaktionsraum benötigt. Beides führt zu wirtschaftlichen Nachteilen, da einerseits die Kosten für die eingesetzten Olefingemische ein wesentlicher Faktor der Einsatz­ stoffkosten des Hydroformylierungsverfahrens sind, andererseits ein erhöhtes Reaktorvolumen, wie zuvor ausgeführt, mit höheren Investitions- bzw. Betriebskosten verbunden ist.In many cases, technically accessible olefins are used for hydroformylation mixtures, e.g. B. from the processing of petroleum by Steamcrac ken, the Shell Higher Olefin Process (SHOP), the Ziegler-Syn these, Fischer-Tropsch synthesis, paraffin dehydration, wax crack ken, chlorination / dehydrochlorination, etc., used. These oils fine can z. B. mixtures of isomers with different reactants vity against hydroformylation included. These include on the one hand oligomers of lower olefins, such as propene, butenes, Pentenes, hexenes etc. This also includes isomeric olefin mixtures, which are produced by oligomerization of propenes, butenes etc. can be, such as di-, tri- and tetrapropene and butene. Oligomes Risks of n-butenes are e.g. B. after the Octol® process from Hüls and the Dimersol® process from IFP. Are such olefin mixtures, the z. B. olefins with an under different number of carbon atoms and / or different Contain isomers of an olefin with different reactivity ten, a hydroformylation in a conventional reactor cascade trained, preferably the easily hydroformylatable Olefins in the first reactor or in the first reactors of the Kas kade hydroformylated, while the heavier hydroformylatable Olefins accumulate in the reaction discharge from the front reactors chern. Are the downstream reactors of the cascade at im Operated essentially the same reaction conditions as that most reactor, the olefin conversion either remains incomplete or it is used to achieve a substantially complete one Sales a high total reaction space needed. Both lead to economic disadvantages, because on the one hand the costs for the olefin mixtures used an essential factor of the application material costs of the hydroformylation process, on the other hand an increased reactor volume, as previously stated, with higher ones Investment or operating costs is connected.

Wird zur Erzielung eines möglichst hohen Olefinumsatzes der pro­ dukthaltige Reaktionsaustrag aus dem ersten Reaktor durch mehrere weitere Reaktoren geführt und/oder werden die nachgeschalteten Reaktoren bei drastischeren Reaktionsbedingungen, z. B. höherem Druck und/oder höheren Temperaturen, betrieben als der erste Re­ aktor, so kommt es häufig zu unerwünschten Nebenreaktionen der bereits gebildeten Hydroformylierungsprodukte, wie z. B. Aldol­ kondensation, Acetalbildung, Tischtschenkoreaktionen etc. Dies hat zum einen häufig die Bildung hochsiedender Nebenprodukte zur Folge und führt im Allgemeinen zu einer Verringerung der Aus­ beute.If the pro product-containing reaction discharge from the first reactor by several further reactors are performed and / or the downstream ones Reactors under more severe reaction conditions, e.g. B. higher Pressure and / or higher temperatures than the first Re actuator, there are often undesirable side reactions of the already formed hydroformylation products, such as. B. Aldol  condensation, acetal formation, table pocket reactions etc. This on the one hand often has the formation of high-boiling by-products Follow and generally leads to a reduction in off prey.

Die hochsiedenden Nebenprodukte reichern sich bei thermischer Ab­ trennung des Katalysators von den Hydroformylierungsprodukten im Sumpf der Destillation an und müssen durch technisch aufwendige Maßnahmen aus dem katalysatorhaltigen Rücklaufstrom entfernt wer­ den. Ohne diese Entfernung würde sich die Konzentration des akti­ ven Katalysators verringern bzw. die Menge des benötigten rückge­ führten Katalysatorstroms erhöhen.The high-boiling by-products accumulate on thermal waste separation of the catalyst from the hydroformylation products in the Bottom of the distillation and must be technically complex Measures are removed from the catalyst-containing return flow the. Without this distance, the concentration of the acti ven catalyst reduce or the amount of the required reco led increase catalyst flow.

Die GB-A-1 387 657 beschreibt ein Hydroformylierungsverfahren, wobei das eingesetzte Olefin in einer ersten Reaktionszone tei­ lumgesetzt wird, Produkte und nichtumgesetztes Olefin als Gas­ strom ausgeschleust werden, die Produkte abgetrennt und das nichtumgesetzte Olefin teilweise in den ersten Reaktor zurückge­ führt und teilweise in einer zweiten Reaktionszone einer erneuten Hydroformylierung unterzogen wird. Eine Rückführung nichtumge­ setzter Produkte aus der zweiten Reaktionszone unterbleibt.GB-A-1 387 657 describes a hydroformylation process wherein the olefin used tei in a first reaction zone is reacted, products and unreacted olefin as gas electricity are discharged, the products separated and that unreacted olefin partially returned to the first reactor leads and partly again in a second reaction zone Hydroformylation is subjected. A return not reversed set products from the second reaction zone is omitted.

Die US 3,518,319 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung unver­ zweigter Alkohole in einer zweistufigen Reaktorkaskade, wobei der gesamte Austrag des ersten Reaktors in den zweiten Reaktor einge­ speist wird und ein Teil des aus dem Austrag des zweiten Reaktors isolierten Aldehyds in den ersten Reaktor zurückgeführt wird.US 3,518,319 describes a process for the production of un branched alcohols in a two-stage reactor cascade, the entire discharge of the first reactor into the second reactor is fed and part of the discharge from the second reactor isolated aldehyde is returned to the first reactor.

Die US 3,868,422 beschreibt ein Hydroformylierungsverfahren in einer Reaktorkaskade, bei der das Synthesegas im Gegenstrom ge­ führt wird.US 3,868,422 describes a hydroformylation process in a reactor cascade, in which the synthesis gas in countercurrent ge leads.

Die EP-A-0 805 138 beschreibt ein Verfahren zur Hydroformylierung in zwei Reaktionsstufen, wobei das olefinhaltige Abgas der ersten Reaktionsstufe in einer zweiten Reaktionsstufe bei höheren Drüc­ ken als in der ersten Stufe umgesetzt wird.EP-A-0 805 138 describes a process for hydroformylation in two reaction stages, the olefin-containing exhaust gas being the first Reaction stage in a second reaction stage at higher pressures ken than is implemented in the first stage.

Die US 4,593,127 beschreibt ein zweistufiges Hydroformylierungs­ verfahren, bei dem jede Stufe mehrere Reaktoren umfassen kann und in jeder der beiden Stufen ein Gas- oder Flüssigkeitsstrom re­ cycliert wird. Eine Rückführung von nichtumgesetztem Olefin oder wiedergewonnenem Katalysator aus der zweiten in die erste Stufe erfolgt nicht.US 4,593,127 describes a two-stage hydroformylation process in which each stage can comprise several reactors and in each of the two stages a gas or liquid flow re is cyclized. A recycling of unreacted olefin or recovered catalyst from the second to the first stage does not happen.

Die WO-A 94/29018 beschreibt ein Hydroformylierungsverfahren in einer Rohrreaktorkaskade, bei dem Synthesegas und/oder Olefin nicht nur in den ersten, sondern auch in den zweiten Reaktor ein­ gespeist werden können. Eine Rückführung von nichtumgesetzten Olefin aus dem zweiten oder einem nachfolgenden Reaktor in den ersten Reaktor erfolgt dabei nicht.WO-A 94/29018 describes a hydroformylation process in a tubular reactor cascade in which synthesis gas and / or olefin not only in the first but also in the second reactor  can be fed. A return of unconverted Olefin from the second or a subsequent reactor in the the first reactor does not take place.

Die DE-A-44 08 950 und die EP-A-0 695 734 beschreiben Hydroformy­ lierungsverfahren, die eine Vorcarbonylierungsstufe, eine Hydro­ formylierungsstufe und zwei Extraktionsstufen umfassen. Dabei wird ein homogen im Reaktionsmedium gelöster Rhodium-Katalysator eingesetzt, der zur Wiedergewinnung aus dem Hydroformylierungs­ austrag mit einer wässrigen Lösung eines Komplexbildners extra­ hiert und anschließend der Vorcarbonylierungsstufe zugeführt wird. Eine Zurückführung von nichtumgesetztem Olefin in die Vor­ carbonylierungsstufe wird nicht beschrieben.DE-A-44 08 950 and EP-A-0 695 734 describe hydroformy lation process, which includes a precarbonylation stage, a hydro formylation stage and two extraction stages include. there becomes a rhodium catalyst homogeneously dissolved in the reaction medium used for recovery from the hydroformylation discharge with an aqueous solution of a complexing agent extra hiert and then fed to the precarbonylation stage becomes. A return of unreacted olefin to the previous carbonylation stage is not described.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hydro­ formylierungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das den Reakti­ onsraum eines Reaktionssystems möglichst effektiv nutzt, d. h. einen guten Olefinumsatz bei einem möglichst geringen Reaktorge­ samtvolumen erlaubt.The present invention has for its object a hydro to provide the formylation process that the Reacti ons space of a reaction system as effectively as possible, d. H. good olefin conversion with the smallest possible reactor total volume allowed.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe durch ein Hydroformylierungsverfahren gelöst wird, bei dem man das zu hydroformylierende Olefin in die zweite Reaktionsstufe eines Re­ aktionssystems einspeist und bis zu einem Teilumsatz hydroformy­ liert, den Austrag aus dieser Reaktionsstufe auftrennt, das nich­ tumgesetzte Olefin in die erste Reaktionsstufe des Reaktionssy­ stems einspeist, dort nochmals katalytisch hydroformyliert und den Austrag aus der Reaktionsstufe R1 in die Reaktionsstufe R2 einspeist.Surprisingly, it has now been found that this object is achieved by a hydroformylation process in which the olefin to be hydroformylated is fed into the second reaction stage of a reaction system and hydroformylated to a partial conversion, the discharge from this reaction stage is separated and the unreacted olefin is separated into the feeds the first reaction stage of the reaction system, catalytically hydroformylates there again and feeds the discharge from reaction stage R 1 into reaction stage R 2 .

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Hydroformylierung von Olefinen durch Umsetzung mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart eines Hydroformylierungskatalysators in einem Reaktionssystem, das zwei Reaktionsstufen R1 und R2 um­ fasst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man
The present invention therefore relates to a process for the hydroformylation of olefins by reaction with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a hydroformylation catalyst in a reaction system which comprises two reaction stages R 1 and R 2 , which is characterized in that

  • - in die Reaktionsstufe R2 einen olefinhaltigen Zulauf, Kohlenmonoxid, Wasserstoff und den Austrag aus der Stufe R1 einspeist und teilweise katalytisch umsetzt,- feeding into the reaction stage R 2 is an olefin-comprising feed, carbon monoxide, hydrogen, and the effluent from the stage R 1 and partially catalytically reacted,
  • - den Austrag aus der Reaktionsstufe R2 in einer Trennstufe in eine katalysatorhaltige flüssige Fraktion F1, eine produkt­ haltige Fraktion F2 und eine nichtumgesetztes Olefin enthal­ tende Fraktion F3 auftrennt, separates the discharge from the reaction stage R 2 in a separation stage into a catalyst-containing liquid fraction F1, a product-containing fraction F2 and an unreacted olefin-containing fraction F3,
  • - in die Reaktionsstufe R1 teilweise oder vollständig die Frak­ tion F3 und gegebenenfalls teilweise oder vollständig die Fraktion F1 sowie Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff ein­ speist und katalytisch umsetzt,partly or completely feeds the fraction F3 and optionally partly or completely the fraction F1 and carbon monoxide and / or hydrogen into the reaction step R 1 and converts it,
  • - den Austrag aus der Reaktionsstufe R1 in die Reaktionsstufe R2 einspeist.- Feeds the discharge from reaction step R 1 into reaction step R 2 .

Das erfindungsgemäß eingesetzte Reaktionssystem weist 2 Reakti­ onsstufen R1 und R2 auf, die jeweils einen oder mehrere, gleiche oder verschiedene Reaktoren umfassen können. Dabei können sowohl die Reaktoren jeder einzelnen Stufe als auch die die verschiede­ nen Stufen der Kaskade bildenden Reaktoren jeweils gleiche oder verschiedene Vermischungscharakteristiken aufweisen. Die einzel­ nen Reaktoren der beiden Stufen können gewünschtenfalls durch Einbauten ein- oder mehrfach unterteilt sein. Bilden zwei oder mehrere Reaktoren eine einzelne Stufe des Reaktionssystems, so können diese untereinander beliebig verschaltet sein, z. B. pa­ rallel oder in Reihe. Geeignete Reaktorschaltungen jeder Stufe sind z. B. in Dialer, Löwe, Monographie aus Winnacker, Küchler, Chemische Technologie, Band 7, 3. Auflage 1975, Kapitel 4, be­ schrieben. Im einfachsten Fall wird eine Reaktionsstufe von einem einzelnen Reaktor gebildet.The reaction system used according to the invention has two reaction stages R 1 and R 2 , each of which can comprise one or more, the same or different reactors. Both the reactors of each individual stage and the reactors forming the various stages of the cascade can each have the same or different mixing characteristics. The individual reactors of the two stages can, if desired, be divided one or more times by internals. If two or more reactors form a single stage of the reaction system, they can be interconnected as desired, e.g. B. pa parallel or in series. Suitable reactor circuits of each stage are e.g. B. in Dialer, Leo, monograph from Winnacker, Küchler, Chemical Technology, Volume 7, 3rd edition 1975, Chapter 4, be written. In the simplest case, a reaction stage is formed by a single reactor.

Geeignete, gegebenenfalls druckfeste Reaktionsapparaturen für die Hydroformylierung sind dem Fachmann bekannt. Dazu zählen die all­ gemein üblichen Reaktoren für Gas/flüssig-Reaktionen, wie z. B. Rohrreaktoren, Rührkessel, Gasumlaufreaktoren, Blasensäulen etc., die gegebenenfalls durch Einbauten nochmals unterteilt sein kön­ nen.Suitable, if necessary pressure-resistant reaction apparatus for the Hydroformylation are known to the person skilled in the art. These include all Common reactors for gas / liquid reactions, such as. B. Tubular reactors, stirred tanks, gas circulation reactors, bubble columns etc., which can be subdivided if necessary by internals nen.

Erfindungsgemäß erfolgt die Einspeisung des zu hydroformylieren­ den Olefins in die zweite Stufe des Reaktionssystems, d. h. dem zur Einspeisung des Olefins eingesetzten Reaktor ist immer minde­ stens ein Hydroformylierungsreaktor vorgeschaltet, dessen Austrag ebenfalls in den zur Olefineinspeisung eingesetzten Reaktor ein­ gespeist wird.According to the invention, the hydroformylation is fed the olefin in the second stage of the reaction system, d. H. the the reactor used to feed the olefin is always at least least a hydroformylation reactor upstream, the discharge also in the reactor used for the olefin feed is fed.

Die Zusammensetzung des im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetz­ ten Synthesegases aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff kann in wei­ ten Bereichen variieren. Dabei können gewünschtenfalls in den zur Hydroformylierung eingesetzten Reaktoren der Kaskade gleiche oder verschiedene Molverhältnisse von CO zu H2 eingestellt werden. Das molare Verhältnis von Kohlenmonoxid und Wasserstoff beträgt in der Regel etwa 1 : 15 bis 15 : 1, vorzugsweise 10 : 1 bis 1 : 10, insbe­ sondere 2 : 1 bis 1 : 2. The composition of the synthesis gas from carbon monoxide and hydrogen used in the process according to the invention can vary in wide ranges. If desired, the same or different molar ratios of CO to H 2 can be set in the cascade reactors used for hydroformylation. The molar ratio of carbon monoxide and hydrogen is usually about 1:15 to 15: 1, preferably 10: 1 to 1:10, in particular special 2: 1 to 1: 2.

Die Temperatur bei der Hydroformylierungsreaktion liegt in den Reaktionsstufen R1 und R2 im Allgemeinen in einem Bereich von etwa 20 bis 200°C, bevorzugt etwa 50 bis 190°C, insbesondere etwa 90 bis 190°C. Gewünschtenfalls kann in der ersten Reaktionsstufe eine höhere Temperatur als in der zweiten Reaktionsstufe einge­ stellt werden, z. B. um einen möglichst vollständigen Umsatz an gegebenenfalls schwerer hydroformylierbaren Olefinen zu erzielen. Umfasst eine Reaktionsstufe mehr als einen Reaktor, so können diese ebenfalls gleiche oder verschiedene Temperaturen aufweisen. Die Reaktion wird in den Reaktionsstufen R1 und R2 vorzugsweise bei einem Druck in einem Bereich von etwa 1 bis 700 bar, bevor­ zugt 1 bis 600 bar, insbesondere 1 bis 400 bar, durchgeführt. Der Reaktionsdruck kann in den zur Hydroformylierung eingesetzten Re­ aktoren in Abhängigkeit von der Aktivität des eingesetzten Hydro­ formylierungskatalysators variiert werden. So erlauben die im Folgenden näher beschriebenen Hydroformylierungskatalysatoren zum Teil eine Umsetzung in einem Bereich niedriger Drücke, wie etwa im Bereich von 1 bis 100 bar.The temperature in the hydroformylation reaction in reaction stages R 1 and R 2 is generally in a range from about 20 to 200 ° C., preferably about 50 to 190 ° C., in particular about 90 to 190 ° C. If desired, a higher temperature than in the second reaction stage can be set in the first reaction stage, e.g. B. to achieve the most complete possible conversion of possibly more difficult hydroformylatable olefins. If a reaction stage comprises more than one reactor, these can also have the same or different temperatures. The reaction in the reaction stages R 1 and R 2 is preferably carried out at a pressure in a range from about 1 to 700 bar, preferably 1 to 600 bar, in particular 1 to 400 bar. The reaction pressure can be varied in the reactors used for the hydroformylation, depending on the activity of the hydroformylation catalyst used. For example, the hydroformylation catalysts described in more detail below allow a reaction in a range of low pressures, such as in the range from 1 to 100 bar.

Das Reaktorvolumen und/oder die Verweilzeit der Reaktionsstufe R2 werden so gewählt, dass im Allgemeinen mindestens etwa die Hälfte des frisch eingespeisten Olefins umgesetzt wird. Im Allgemeinen beträgt der auf die Olefinmenge des olefinhaltigen Zulaufs bezo­ gene Umsatz in der Reaktionsstufe R2 somit mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%.The reactor volume and / or the residence time of reaction stage R 2 are selected such that in general at least about half of the freshly fed-in olefin is reacted. In general, the conversion in reaction stage R 2 based on the amount of olefin in the olefin-containing feed is thus at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight.

Die Gesamtolefinmenge in der zur Olefineinspeisung eingesetzten Reaktionsstufe R2 setzt sich zusammen aus frisch eingespeister Olefinmenge und der mit dem Reaktionsaustrag der vorgeschalteten Reaktionsstufe R1 zugeführten Olefinmenge. Die Reaktionsstufe R2 weist somit einen hohen Olefinzustrom auf, so dass sich in dieser Stufe eine hohe spezifische Produktleistung (umgesetzte Olefin­ menge pro Zeit- und Volumeneinheit) erzielen lässt.The total amount of olefin in the reaction stage R 2 used for the olefin feed is composed of the amount of freshly fed in olefin and the amount of olefin fed in with the reaction discharge from the upstream reaction stage R 1 . The reaction stage R 2 thus has a high olefin inflow, so that a high specific product performance (amount of olefin converted per unit of time and volume) can be achieved in this stage.

Der Austrag der Reaktionsstufe R2 wird einer Trennstufe zur Gewin­ nung einer katalysatorhaltigen flüssigen Fraktion F1, einer pro­ dukthaltigen Fraktion F2 und einer nicht umgesetztes Olefin ent­ haltenden Fraktion F3 zugeführt. Dabei kann neben den Fraktionen F1 bis F3 gegebenenfalls noch wenigstens eine weitere Fraktion abgetrennt werden, die z. B. synthesegashaltige Abgase, Inerte etc. und Gemische davon aufweisen kann. Geeignete Vorrichtungen zur Ausbildung der Trennstufe sind die üblichen, dem Fachmann be­ kannten Apparaturen. Dazu zählen z. B. Abscheider zur Abtrennung gasförmiger und/oder flüchtiger Stoffe von flüssigen, Trennvor­ richtungen zur Abtrennung flüchtiger Verbindungen, wie Destilla­ tionskolonnen, z. B. Bodenkolonnen, die gewünschtenfalls mit Glocken, Siebplatten, Siebböden, Ventilen etc. ausgerüstet sein können, Sprühkolonnen, die gewünschtenfalls mit rotierenden Ein­ bauten ausgerüstet sein können, z. B. Drehbandkolonnen, Füllkör­ persäulen mit Schüttfüllungen oder Kolonneneinbauten, Rieselko­ lonnen, Verdampfer, wie Dünnschichtverdampfer, Fallfilmverdamp­ fer, Wischblattverdampfer, Sambay-Verdampfer etc. und Kombinatio­ nen davon. Dazu zählen weiterhin Vorrichtungen zur Trennung nicht mischbarer flüssiger Phasen, wie Dekanter und Phasentrenngefäße.The discharge from the reaction stage R 2 is fed to a separation stage for the recovery of a catalyst-containing liquid fraction F1, a product-containing fraction F2 and an unreacted olefin-containing fraction F3. In addition to the fractions F1 to F3, at least one further fraction can optionally be separated off. B. may contain synthesis gas-containing exhaust gases, inerts etc. and mixtures thereof. Suitable devices for forming the separation stage are the usual apparatuses known to the person skilled in the art. These include e.g. B. separator for the separation of gaseous and / or volatile substances from liquid, separation devices for separating volatile compounds, such as distillation columns, for. B. tray columns, which can optionally be equipped with bells, sieve plates, sieve trays, valves, etc., spray columns, which can be equipped with rotating structures if desired, for. B. rotary column columns, Füllkör persäulen with bulk fillings or column internals, Rieselko columns, evaporators, such as thin-film evaporators, falling film evaporators fer, wiper blade evaporators, Sambay evaporators etc. and combinations thereof. This also includes devices for the separation of immiscible liquid phases, such as decanters and phase separation vessels.

Nach einer geeigneten Ausführungsform wird der Austrag der Reak­ tionsstufe R2 zunächst in einem Abscheider einer Gasflüssig-Tren­ nung unterzogen. Der dabei gewonnene Gasstrom enthält im Allge­ meinen nicht umgesetztes Kohlenmonoxid und Wasserstoff sowie ge­ gebenenfalls zusätzlich Inertgase, wie Stickstoff, und/oder ge­ sättigte, leichtflüchtige, nicht der Hydroformylierung zugängige Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Methan, und gegebenenfalls geringe Anteile mitgerissener Edukte und/oder Produkte.According to a suitable embodiment, the discharge of the reaction stage R 2 is first subjected to a gas-liquid separation in a separator. The gas stream obtained in this way generally contains unreacted carbon monoxide and hydrogen and, if appropriate, additional inert gases such as nitrogen and / or saturated, volatile hydrocarbons which are not accessible to hydroformylation, such as, for. B. methane, and possibly small proportions of entrained starting materials and / or products.

Die gasförmigen Produkte können, gegebenenfalls nach weiterer Auftrennung und/oder nach Beimischung von Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff, ganz oder teilweise in eine der beiden Hydroformy­ lierungsreaktionsstufen R1 oder R2, oder in beide zurückgeführt werden. Gewünschtenfalls können die gasförmigen Produkte auch ganz oder teilweise ausgeschleust werden.The gaseous products can, if appropriate after further separation and / or after the addition of carbon monoxide and / or hydrogen, be wholly or partly recycled into one of the two hydroformation reaction stages R 1 or R 2 , or both. If desired, the gaseous products can also be discharged in whole or in part.

Der nach Abtrennung der gasförmigen Produkte erhaltene Reaktions­ austrag kann in einer der zuvor genannten Apparaturen oder in ei­ ner Kombination von mehreren dieser Apparaturen in die Fraktionen F1 bis F3 aufgetrennt werden. Eine zur Durchführung dieser Tren­ nung geeignete Kombination von Apparaturen umfasst z. B. minde­ stens eine Phasentrennvorrichtung oder einen Verdampfer und/oder mindestens eine Destillationskolonne.The reaction obtained after separation of the gaseous products Discharge can be carried out in one of the aforementioned devices or in an egg A combination of several of these devices in the fractions F1 to F3 can be separated. One to carry out these doors Suitable combination of equipment includes z. B. mind least a phase separation device or an evaporator and / or at least one distillation column.

Vorzugsweise wird die Trennstufe so ausgelegt, dass die thermi­ sche Belastung der Hydroformylierungsprodukte möglichst gering ist, um unerwünschte Nebenreaktionen und insbesondere die Bildung hochsiedender Nebenprodukte zu vermeiden. Im Allgemeinen wird die katalysatorhaltige flüssige Fraktion F1 nach einer Abtrennung durch Phasentrennung oder als Rückstand (Sumpf) einer Verdampfung und/oder einer Destillation erhalten. Die katalysatorhaltige flüssige Fraktion F1 enthält u. U. inerte Lösungsmittel, wie ali­ phatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole etc. Die Fraktion F1 kann auch hochsiedende Nebenprodukte als Lösungsmit­ tel enthalten. Gegebenenfalls kann die Fraktion F1 auch einen kleineren Anteil an nicht abgetrennten Hydroformylierungsproduk­ ten enthalten. The separation stage is preferably designed so that the thermi cal load on the hydroformylation products as low as possible is to undesirable side reactions and especially education to avoid high-boiling by-products. Generally the liquid fraction F1 containing catalyst after separation by phase separation or as a residue (bottom) of an evaporation and / or a distillation. The catalyst-containing liquid fraction F1 contains u. U. inert solvents, such as ali phatic and aromatic hydrocarbons, alcohols etc. The Fraction F1 can also contain high-boiling by-products as a solvent tel included. If necessary, fraction F1 can also be one smaller proportion of non-separated hydroformylation product included.  

Die Auftrennung in die produkthaltige Fraktion F2 und die nicht­ umgesetztes Olefin enthaltende Fraktion F3 erfolgt bevorzugt durch fraktionierte Destillation unter Einsatz wenigstens einer der zuvor genannten Trennapparaturen. Geeignet ist auch eine Auf­ trennung durch ein anderes der zuvor genannten Trennverfahren, z. B. durch Extraktion.The separation into the product-containing fraction F2 and not reacted olefin-containing fraction F3 is preferred by fractional distillation using at least one of the aforementioned separation devices. A Auf is also suitable separation by another of the separation processes mentioned above, e.g. B. by extraction.

Bei der Auftrennung der Fraktionen F2 und F3 wird eine möglichst gute Trennleistung bei möglichst geringer thermischer Belastung der bei der Hydroformylierung gebildeten Aldehyde und/oder Alko­ hole angestrebt. Dabei ist ein geringer Anteil an Hydroformylie­ rungsprodukten in der olefinhaltigen Fraktion F3, die in den Hy­ droformylierungsprozess zurückgeführt wird, im Allgemeinen unkri­ tisch. Vorzugsweise enthält die bei der Auftrennung erhaltene produkthaltige Fraktion F2 höchstens 5 Gew.-%, bevorzugt höch­ stens 1 Gew.-% nichtumgesetztes Olefin. Gegebenenfalls kann die Fraktion F2 auch einen Anteil an gesättigten Kohlenwasserstoffen enthalten, die z. B. bei der u. U. als Nebenreaktion der Hydro­ formylierung auftretenden Olefinhydrierung entstehen können. Vor­ zugsweise enthält die olefinhaltige Fraktion F3 höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5 Gew.-% Hydroformylierungspro­ dukte. Auf diese Weise lässt sich die Trennstufe einfach und gün­ stig auslegen, so dass die thermische Belastung der Hydroformy­ lierungsprodukte gering gehalten wird, ohne größere Olefinmengen zu verlieren.When fraction F2 and F3 are separated, one is possible good separation performance with the lowest possible thermal load the aldehydes and / or alcohol formed in the hydroformylation get aimed. There is a small proportion of hydroformyly tion products in the olefin-containing fraction F3, which in the Hy droformylation process, generally uncri table. Preferably contains the one obtained in the separation product-containing fraction F2 at most 5% by weight, preferably at most at least 1% by weight of unreacted olefin. If necessary, the Fraction F2 also contains saturated hydrocarbons contain the z. B. at u. U. as a side reaction of the Hydro Formation occurring olefin hydrogenation can arise. Before the olefin-containing fraction F3 preferably contains at most 20 wt .-%, preferably at most 5 wt .-% Hydroformylierungspro products. In this way, the separation stage can be easily and cheaply design so that the thermal load on the hydroformy lation products is kept low, without large amounts of olefins to lose.

Die katalysatorhaltige flüssige Fraktion F1 kann vor ihrer Rück­ führung in den Hydroformylierungsprozess einem oder mehreren Auf­ arbeitungsschritten unterzogen werden. Vorzugsweise beträgt der Anteil an Hydroformylierungsprodukten, d. h. Aldehyden und/oder Alkoholen, in der rückgeführten Fraktion F1 0 bis 30 Gew.-%, ins­ besondere 0 bis 20 Gew.-%. Da ein höherer Anteil an Aldehyden und/oder Alkoholen in der rückgeführten Fraktion F1 unter Umstän­ den zu einer erhöhten Bildung von hochsiedenden Nebenprodukten führen kann, kann die Fraktion F1 vor ihrer Einspeisung in die Reaktionsstufe R1 gewünschtenfalls einem Reinigungsschritt zur Ab­ trennung der Hydroformylierungsprodukte, wie z. B. einer Destil­ lation, unterzogen werden.The catalyst-containing liquid fraction F1 can before its return Leadership in the hydroformylation process one or more work steps are subjected. The is preferably Proportion of hydroformylation products, i.e. H. Aldehydes and / or Alcohols, in the recycled fraction F1 0 to 30 wt .-%, ins particularly 0 to 20% by weight. Because a higher proportion of aldehydes and / or alcohols in the recycled fraction F1 under certain circumstances the increased formation of high-boiling by-products can lead the fraction F1 before it is fed into the Reaction step R1, if desired, a cleaning step for Ab separation of the hydroformylation products, such as. B. a still lation.

Die Fraktion F1 kann weiterhin einem Reinigungsschritt zur teil­ weisen oder vollständigen Entfernung hochsiedender Nebenprodukte unterzogen werden. Dies kann sowohl mit als auch unabhängig von der zuvor beschriebenen Abtrennung von Hydroformylierungsproduk­ ten erfolgen. Zu diesem Zweck kann z. B. ein Teil oder die voll­ ständige Fraktion F1 diskontinuierlich oder kontinuierlich aus dem Hydroformylierungsprozess ausgeschleust und aufgearbeitet werden. Vorzugsweise wird zur Vermeidung einer Anreicherung von Hochsiedern im Katalysatorkreislauf jeweils ein Teilstrom der Fraktion F1 diskontinuierlich oder kontinuierlich ausgeschleust und aufgearbeitet. Ein geeignetes Verfahren zur Reinigung der Fraktion F1 ist z. B. die Membranfiltration. Dabei wird das Mem­ branmaterial und/oder der eingesetzte Hydroformylierungskatalysa­ tor bzw. die eingesetzte Kombination aus Katalysator und Kokata­ lysator so gewählt, dass entweder die Katalysatorkomponente oder die Hochsiederkomponente die Membran vorzugsweise permeiert, so dass eine katalysatorreiche und eine katalysatorarme Fraktion re­ sultiert. Die katalysatorreiche Fraktion F1 kann dann in den Hy­ droformylierungsprozess rückgeführt werden.Fraction F1 can continue to a cleaning step wise or complete removal of high-boiling by-products be subjected. This can be done both with and independently of the separation of hydroformylation product described above ten. For this purpose, e.g. B. a part or the full permanent fraction F1 discontinuously or continuously the hydroformylation process removed and worked up become. Preference is given to avoid enrichment of  High boilers in the catalyst circuit each a partial flow of Fraction F1 discharged discontinuously or continuously and worked up. A suitable method for cleaning the Fraction F1 is e.g. B. membrane filtration. The mem bran material and / or the hydroformylation catalyst used tor or the combination of catalyst and kokata used Analyzer selected so that either the catalyst component or the high-boiling component preferably permeates the membrane, so that a catalyst-rich and a catalyst-poor fraction re results. The catalyst-rich fraction F1 can then in the Hy droformylation process.

Ein weiteres geeignetes Verfahren zur Reinigung der katalysator­ haltigen Fraktion F1 ist die Isolierung des Katalysators, z. B. durch Ausfällung eines Katalysator/Kokatalysator-Komplexes, z. B. durch Änderung der Polarität der katalysatorhaltigen Fraktion F1 durch Zugabe eines geeigneten Lösungsmittels. Der ausgefällte Ka­ talysator kann nach üblichen Verfahren abgetrennt und gegebenen­ falls nach weiterer Reinigung in den Hydroformylierungsprozess rückgeführt werden.Another suitable method for cleaning the catalyst containing fraction F1 is the isolation of the catalyst, e.g. B. by precipitation of a catalyst / cocatalyst complex, e.g. B. by changing the polarity of the catalyst-containing fraction F1 by adding a suitable solvent. The precipitated Ka Talysator can be separated and given by conventional methods if after further purification in the hydroformylation process be returned.

Ein weiteres geeignetes Verfahren zur Reinigung der katalysator­ haltigen Fraktion F1 besteht in der Einspeisung von Wasserdampf zur teilweisen oder vollständigen Entfernung der hochsiedenden Nebenprodukte. Diese Wasserdampfbehandlung kann gegebenenfalls mit einer Auftrennung der Hochsieder in einer Destillationsko­ lonne oder einem Verdampfer kombiniert werden.Another suitable method for cleaning the catalyst Fraction F1 contains the injection of water vapor for the partial or complete removal of the high-boiling By-products. This steam treatment can, if necessary with a separation of the high boilers in a distillation unit lonne or an evaporator can be combined.

Die katalysatorhaltige Fraktion F1 wird, gegebenenfalls nach ei­ ner Aufarbeitung wie zuvor beschrieben, teilweise oder vollstän­ dig in die Reaktionsstufe R1 der Kaskade eingespeist und somit in den Hydroformylierungsprozess zurückgeführt. Wenn die erste Reak­ tionsstufe mehr als einen Reaktor umfasst, so kann die Fraktion F1 sowohl vollständig in den ersten Reaktor dieser Stufe als auch teilweise in den ersten Reaktor und teilweise in weitere Reak­ tionen dieser Stufe eingespeist werden.The catalyst-containing fraction F1 is, optionally after egg Processing as described above, partially or completely dig fed into reaction stage R1 of the cascade and thus into recycled the hydroformylation process. If the first reak tion stage comprises more than one reactor, the fraction F1 both completely in the first reactor of this stage as well partly in the first reactor and partly in another reak tion of this level.

Vorzugsweise werden in die Reaktionsstufe R1 1 bis 100 Gew.-%, be­ sonders bevorzugt 10 bis 100 Gew.-%, insbesondere 20 bis 99 Gew.-% der katalysatorhaltigen Fraktion F1 eingespeist.1 to 100% by weight, particularly preferably 10 to 100% by weight, in particular 20 to 99% by weight, of the catalyst-containing fraction F1 are preferably fed into the reaction stage R 1 .

Nach einer geeigneten Ausführungsform wird die katalysatorhaltige Fraktion F1 nur teilweise in die Reaktionsstufe R1 eingespeist. Somit kann eine unter Umständen unerwünschte Katalysatorakkumula­ tion in der ersten Reaktionsstufe vermieden werden. According to a suitable embodiment, the catalyst-containing fraction F1 is only partially fed into the reaction stage R 1 . Under certain circumstances, undesired catalyst accumulation in the first reaction stage can be avoided.

Die produkthaltige Fraktion F2 kann gewünschtenfalls einer wei­ teren Auf- bzw. Weiterverarbeitung nach bekannten Verfahren, wie der Hydrierung der Aldehyde zu Alkoholen, der Oxidation zu Car­ bonsäuren, der Aldolkondensation etc. zugeführt werden.The product-containing fraction F2 can, if desired, a white teren processing or further processing according to known methods, such as the hydrogenation of the aldehydes to alcohols, the oxidation to car bonic acids, aldol condensation, etc.

Die nach der Auftrennung des Austrages aus der Reaktionsstufe R2 in der Trennstufe erhaltene Fraktion F3 enthält den wesentlichen Anteil der Olefine, die in der Reaktionsstufe R2 nicht umgesetzt wurden. Durch Einspeisung der Fraktion F3 in die erste Reaktions­ stufe durchlaufen diese Olefine die komplette Reaktorkaskade ein­ schließlich der zur Einspeisung des Frischolefins eingesetzten Reaktionsstufe R2. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn zur Hy­ droformylierung ein Olefingemisch eingesetzt wird, das wenigstens ein leichter und wenigstens ein schwerer hydroformylierbares Ole­ fin umfasst. Die leichter hydroformylierbaren Olefine können in der Reaktionsstufe R2 unter ausreichend milden Bedingungen hydro­ formyliert und deren Oxoprodukte anschließend in der Trennstufe isoliert werden. Da sie nicht die komplette Kaskade durchlaufen, wie bei nach dem Stand der Technik üblichen Hydroformylierungs­ verfahren, werden Nebenreaktionen der gebildeten Hydroformylie­ rungsprodukte, wie z. B. Aldolkondensation und Tischtschenkoreak­ tion, vermieden. Die schwerer hydroformylierbaren Olefine können in der ersten Stufe der Kaskade nochmals einer Hydroformylierung unter gegebenenfalls drastischeren Reaktionsbedingungen als in der zweiten Stufe der Kaskade unterzogen werden.Fraction F3 obtained after separation of the discharge from reaction stage R 2 in the separation stage contains the major proportion of the olefins which were not reacted in reaction stage R 2 . By feeding fraction F3 into the first reaction stage, these olefins run through the complete reactor cascade, including reaction stage R 2 used to feed the fresh olefin. This is particularly advantageous if an olefin mixture which comprises at least one lighter and at least one heavier hydroformylatable olefin is used for hydroformylation. The more hydroformylatable olefins can be hydroformylated in reaction stage R 2 under sufficiently mild conditions and their oxo products can then be isolated in the separation stage. Since they do not go through the entire cascade, as is the case with hydroformylation processes customary in the prior art, side reactions of the hydroformylation products formed, such as, for. B. aldol condensation and Tischtschenkoreak tion avoided. The more difficult to hydroformylate olefins can be subjected to hydroformylation again in the first stage of the cascade under possibly more drastic reaction conditions than in the second stage of the cascade.

Die nach der Auftrennung des Austrages aus der Reaktionsstufe R2 in der Trennstufe erhaltene Fraktion F3 kann zusätzlich zu den nichtumgesetzten Olefinen gegebenenfalls noch weitere Verbindun­ gen aufweisen, die gewünschtenfalls vor der Einspeisung in die Reaktionsstufe R1 abgetrennt werden können. Dazu zählen z. B. un­ ter den Reaktionsbedingungen inerte Komponenten, wie Paraffine, die als Nebenprodukte der Hydroformylierung durch Hydrierung ei­ nes Teils der Olefine anfallen. Sofern die Abtrennung dieser Kom­ ponenten nicht bereits in einem Gasabscheider der Trennstufe er­ folgt ist oder diese Abtrennung unvollständig war, kann die Frak­ tion F3 entweder zum Teil aus dem Hydroformylierungsprozess aus­ geschleust oder vor ihrer Einspeisung in die Reaktionsstufe R1 ei­ ner Aufarbeitung unterzogen werden. Der ausgeschleuste Anteil der Fraktion F3 beträgt im Allgemeinen etwa 0 bis 70 Gew.-%, bevor­ zugt 0 bis 50 Gew.-%, insbesondere 0 bis 20 Gew.-%, der aus der Trennstufe ausgetretenen Fraktion F3.The fraction F3 obtained after the separation of the discharge from the reaction stage R 2 in the separation stage may optionally have further compounds in addition to the unreacted olefins, which, if desired, can be separated off before feeding into the reaction stage R 1 . These include e.g. B. un under the reaction conditions inert components, such as paraffins, which are obtained as by-products of the hydroformylation by hydrogenating a portion of the olefins. If the separation of these components has not already taken place in a gas separator of the separation stage or if this separation was incomplete, fraction F3 can either be removed from the hydroformylation process in part or be subjected to a work-up before it is fed into reaction stage R 1 . The fraction F3 removed is generally about 0 to 70% by weight, before 0 to 50% by weight, in particular 0 to 20% by weight, of the fraction F3 which has left the separation stage.

Geeignete Verfahren zur Abtrennung von Inerten, wie Paraffinen, sind z. B. destillative Verfahren und Membrantrennverfahren. Ge­ wünschtenfalls können die abgetrennten Paraffine durch geeignete Verfahren, wie z. B. Chlorierung/Dehydrochlorierung, katalytische Dehydrierung etc., zu Olefinen umgesetzt und erneut in den Hydro­ formylierungsprozess eingespeist werden.Suitable processes for the separation of inert substances, such as paraffins, are z. B. distillation processes and membrane separation processes. Ge if desired, the paraffins which have been separated off can be removed by suitable Methods such as B. chlorination / dehydrochlorination, catalytic  Dehydration etc., converted to olefins and again in the hydro formylation process can be fed.

Vorzugsweise liegt das Gewichtsmengenverhältnis von der in die Reaktionsstufe R1 eingespeisten Fraktion F3 zu der eingespeisten Fraktion F1 in einem Bereich von etwa 10 : 1 bis 1 : 10, insbesondere 5 : 1 bis 1 : 5.The weight ratio of the fraction F3 fed into the reaction stage R 1 to the fed fraction F1 is preferably in a range from about 10: 1 to 1:10, in particular 5: 1 to 1: 5.

Die Reaktionsbedingungen, wie z. B. die Verweilzeit, die Tempera­ tur und der Druck, können in den einzelnen Stufen und Reaktoren der Kaskade gleich oder unterschiedlich sein.The reaction conditions, such as. B. the dwell time, the tempera ture and pressure, can be used in the individual stages and reactors the cascade may be the same or different.

Vorzugsweise sind die Hydroformylierungsbedingungen in der ersten Reaktionsstufe der Kaskade drastischer als in der zur Einspeisung des Olefins eingesetzten Reaktionsstufe R2. Im Allgemeinen weist dann einer oder weisen mehrere der Parameter, die ausgewählt sind unter Katalysatorkonzentration, Verweilzeit, Temperatur und Druck, höhere Werte auf als der/die entsprechende(n) Parameter in der Reaktionsstufe R2. Die erforderlichen Werte richten sich nach dem zu hydroformylierenden Olefin und dem gewählten Katalysator. Sie lassen sich vom Fachmann in einfacher Weise ermitteln.The hydroformylation conditions in the first reaction stage of the cascade are preferably more drastic than in the reaction stage R 2 used to feed the olefin. In general, one or more of the parameters selected from the catalyst concentration, residence time, temperature and pressure then have higher values than the corresponding parameter (s) in reaction stage R 2 . The required values depend on the olefin to be hydroformylated and the chosen catalyst. They can be determined easily by a specialist.

Besitzt wenigstens eine der beiden Stufen R1 und/oder R2 der Reak­ torkaskade mehr als einen Reaktor, so können die Reaktionsbedin­ gungen in den Reaktoren der Stufe gleich oder verschieden sein. Dabei kann z. B. ein einzelner, mehrere oder alle der zuvor ge­ nannten Reaktionsparameter einen Gradienten vom Wert des ersten Reaktors zum Wert des x-ten Reaktors einer Stufe ausbilden.If at least one of the two stages R 1 and / or R 2 of the reactor cascade has more than one reactor, the reaction conditions in the reactors of the stage can be the same or different. Here, for. B. a single, several or all of the above-mentioned reaction parameters form a gradient from the value of the first reactor to the value of the xth reactor of a stage.

Vorzugsweise liegt das Verhältnis von Masse des Hydro­ formylierungskatalysators pro Masse Reaktorfüllung von Reak­ tionsstufe R2 zu Reaktionsstufe R1, d. h. der Quotient
Preferably, the ratio of mass of the hydroformylation catalyst per mass of reactor charge from reaction stage R 2 to reaction stage R 1 , ie the quotient

in einem Bereich von etwa 1 : 1 bis 1 : 10.in a range from about 1: 1 to 1:10.

Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit in der Reaktionsstufe R1 das 1- bis 10-fache, insbesondere das 1- bis 5-fache, der Verweilzeit in der Reaktionsstufe R2.The residence time in reaction stage R 1 is preferably 1 to 10 times, in particular 1 to 5 times, the residence time in reaction stage R 2 .

Vorzugsweise ist die Temperatur in der Reaktionsstufe R1 gleich hoch oder höher als die Temperatur in der Reaktionsstufe R2. Ins­ besondere ist die Temperatur in der Reaktionsstufe R1 um 10 bis 100°C höher als in der Reaktionsstufe R2. The temperature in reaction stage R 1 is preferably the same as or higher than the temperature in reaction stage R 2 . In particular, the temperature in reaction stage R 1 is 10 to 100 ° C higher than in reaction stage R 2 .

Vorzugsweise ist der Druck in der Reaktionsstufe R1 gleich hoch oder höher als der Druck in der Reaktionsstufe R2. Insbesondere ist der Druck in der Reaktionsstufe R1 um 5 bis 300 bar höher als der Druck in der Reaktionsstufe R2.The pressure in reaction stage R 1 is preferably the same as or higher than the pressure in reaction stage R 2 . In particular, the pressure in reaction stage R 1 is 5 to 300 bar higher than the pressure in reaction stage R 2 .

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird in dem erfindungsge­ mäßen Hydroformylierungsverfahren eine zweistufige Reaktorkaskade eingesetzt.According to a preferred embodiment in the fiction hydroformylation process a two-stage reactor cascade used.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt und wird im Folgenden erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens unter Verwendung von zwei Reaktoren. An sich selbstver­ ständliche Anlagendetails, die zur Veranschaulichung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens nicht erforderlich sind, wurden aus Grün­ den der Übersichtlichkeit nicht in die Figur aufgenommen. Die in der Figur dargestellte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens umfasst eine zweistufige Hydroformylierung und eine Trennstufe aus einem Gasabscheider und einer Destillationsko­ lonne. Anstelle dieser Apparaturen der Trennstufe können auch an­ dere der zuvor erwähnten Apparaturen eingesetzt werden.An advantageous embodiment of the method according to the invention is shown in FIG. 1 and is explained below. Fig. 1 shows a schematic representation of the process according to the invention using two reactors. Plant details that are self-evident and are not required to illustrate the method according to the invention were not included in the figure for reasons of clarity. The embodiment of the process according to the invention shown in the figure comprises a two-stage hydroformylation and a separation stage comprising a gas separator and a distillation column. Instead of these devices of the separation stage can also be used on other of the aforementioned devices.

Gemäß der Fig. 1 wird in den Reaktor 2 ein olefinhaltiger Zu­ lauf, enthaltend das zu hydroformylierende Olefin oder Olefinge­ misch, sowie Kohlenmonoxid, Wasserstoff und der Austrag aus dem Reaktor 1 eingespeist und dort bis zu einem Teilumsatz hydrofor­ myliert. Der Austrag aus dem Reaktor 2 wird in eine Trennstufe, umfassend einen Gasabscheider 3 und eine Destillationskolonne 4 geführt. Der in dem Gasabscheider 3 abgetrennte Gasstrom, der im Wesentlichen nichtumgesetztes Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff sowie gegebenenfalls Inertgase und gesättigte Kohlenwasserstoffe aufweist, kann, gegebenenfalls nach Abtrennung der Inertgase und/­ oder gesättigten Kohlenwasserstoffe (nicht dargestellt), ganz oder teilweise in die Reaktion zurückgeführt oder ausgeschleust werden. Der flüssige Austrag aus dem Gasabscheider 3 wird in der Destillationskolonne 4 in eine katalysatorhaltige flüssige Frak­ tion F1, eine produkthaltige Fraktion F2 und eine nichtumgesetz­ tes Olefin und gegebenenfalls Inerte enthaltende Fraktion F3 auf­ getrennt. Die katalysatorhaltige Fraktion F1 wird, gegebenenfalls nach Abtrennung und Ausschleusung eines Teils der enthaltenen hochsiedenden Nebenprodukte, in den Reaktor 1 sowie gegebenen­ falls zum Teil in den Reaktor 2 eingespeist. Die produkthaltige Fraktion F2 wird, gegebenenfalls zur sofortigen Weiterverarbei­ tung, aus dem Hydroformylierungsprozess ausgeschleust. Die nich­ tumgesetztes Olefin enthaltende Fraktion F3 wird, gegebenenfalls nach Abtrennung und Aufarbeitung (nicht dargestellt) bzw. Aus­ schleusung eines Teils der enthaltenen nichthydroformylierbaren Verbindungen, in den Reaktor 1 eingespeist. Der Austrag aus dem Reaktor 1 wird vollständig in den Reaktor 2 eingespeist. Auf gleichem Wege kann auch die Erstbefüllung der Reaktoren mit Kata­ lysator erfolgen.According to FIG. 1, an olefin-containing feed containing the olefin or olefins to be hydroformylated, as well as carbon monoxide, hydrogen and the discharge from the reactor 1 are fed into the reactor 2 and hydroformed there up to a partial conversion. The discharge from the reactor 2 is passed into a separation stage comprising a gas separator 3 and a distillation column 4 . The gas stream separated in the gas separator 3 , which essentially has unconverted carbon monoxide and / or hydrogen and, if appropriate, inert gases and saturated hydrocarbons, can, if appropriate after separation of the inert gases and / or saturated hydrocarbons (not shown), be wholly or partly returned to the reaction or be removed. The liquid discharge from the gas separator 3 is separated in the distillation column 4 into a catalyst-containing liquid fraction F1, a product-containing fraction F2 and an unreacted olefin and fraction F3 containing any inert. The catalyst-containing fraction F1 is fed into the reactor 1 and, if appropriate, partly into the reactor 2 , if appropriate after removal and removal of part of the high-boiling by-products contained. The product-containing fraction F2 is removed from the hydroformylation process, if necessary for immediate further processing. The non-converted olefin-containing fraction F3 is fed into the reactor 1 , if appropriate after separation and work-up (not shown) or the removal of part of the nonhydroformylatable compounds present. The discharge from reactor 1 is fed entirely into reactor 2 . In the same way, the reactors can first be filled with a catalyst.

Als Substrate für das erfindungsgemäße Hydroformylierungsverfah­ ren kommen prinzipiell alle Verbindungen in Betracht, welche eine oder mehrere ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen enthalten. Dazu zählen z. B. Olefine, die ausgewählt sind unter α-Olefinen, internen geradkettigen und verzweigten Olefinen (Olefinen, bei denen sich die Doppelbindung nicht in α-Position befindet), Cy­ cloolefinen, funktionalisierten Olefinen, Di- und Polyenen und Gemischen davon. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Olefine mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen.As substrates for the hydroformylation process according to the invention In principle, all connections are considered, which one or contain several ethylenically unsaturated double bonds. These include e.g. B. olefins selected from α-olefins, internal straight chain and branched olefins (olefins, at which the double bond is not in the α position), Cy cloolefins, functionalized olefins, di- and polyenes and Mixtures of these. These are preferably olefins with 2 to 20 carbon atoms.

Geeignete α-Olefine sind z. B. Ethylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen, 1-Undecen, 1-Dodecen etc.Suitable α-olefins are e.g. B. ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonen, 1-decene, 1-undecene, 1-dodecene etc.

Geeignete geradkettige interne Olefine sind vorzugsweise C4- bis C20-Olefine, wie 2-Buten, 2-Penten, 2-Hexen, 3 -Hexen, 2-Hepten, 3-Hepten, 2-Octen, 3-Octen, 4-Octen etc.Suitable straight-chain internal olefins are preferably C 4 -C 20 -olefins, such as 2-butene, 2-pentene, 2-hexene, 3-hexene, 2-heptene, 3-heptene, 2-octene, 3-octene, 4- Octene etc.

Geeignete verzweigte, interne Olefine sind vorzugsweise C4- bis C20-Olefine, wie Isobuten, 2-Methyl-2-buten, 2-Methyl-2-penten, 3-Methyl-2-penten, verzweigte, interne Hepten-Gemische, verzweigte, interne Octen-Gemische, verzweigte, interne Nonen-Gemische, verzweigte, interne Decen-Gemische, verzweigte, interne Undecen-Gemische, verzweigte, interne Dodecen-Gemische etc.Suitable branched, internal olefins are preferably C 4 -C 20 -olefins, such as isobutene, 2-methyl-2-butene, 2-methyl-2-pentene, 3-methyl-2-pentene, branched, internal heptene mixtures, branched, internal octene mixtures, branched, internal non-mixtures, branched, internal decene mixtures, branched, internal undecene mixtures, branched, internal dodecene mixtures etc.

Geeignete zu hydroformylierende Olefine sind weiterhin C5- bis C8-Cycloalkene, wie Cyclopenten, Cyclohexen, Cyclohepten, Cycloocten und deren Derivate, wie z. B. deren C1- bis C20-Alkylderivate mit 1 bis 5 Alkylsubstituenten. Geeignete zu hydroformylierende Olefine sind weiterhin Vinylaromaten, wie Styrol, α-Methylstyrol, 4-Isobutylstyrol etc. Geeignete zu hydroformylierende Olefine sind weiterhin α,β-ethylenisch ungesättigte Mono- und/oder Dicarbonsäuren, deren Ester, Halbester und Amide, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, 3-Pentensäuremethylester, 4-Pentensäuremethylester, Ölsäuremethylester, Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, ungesättigte Nitrile, wie 3-Pentennitril, 4-Pentennitril, Acrylnitril, Vinylether, wie Vinylmethylether, Vinylethylether, Vinylpropylether etc., C1- bis C20-Alkenole, -Alkendiole und -Alkadienole, wie 2,7-Octadienol-1. Geeignete Substrate sind weiterhin Di- oder Polyene mit isolierten oder konjugierten Doppelbindungen. Dazu zählen z. B. 1,3-Butadien, 1,4-Pentadien, 1,5-Hexadien, 1,6-Heptadien, 1,7-Octadien, Vinylcyclohexen, Dicyclopentadien, 1,5,9-Cyclooctatrien etc.Suitable olefins to be hydroformylated are furthermore C 5 - to C 8 -cycloalkenes, such as cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene and their derivatives, such as, for. B. whose C 1 - to C 20 alkyl derivatives with 1 to 5 alkyl substituents. Suitable olefins to be hydroformylated are furthermore vinyl aromatics, such as styrene, α-methylstyrene, 4-isobutylstyrene etc. Suitable olefins to be hydroformylated are furthermore α, β-ethylenically unsaturated mono- and / or dicarboxylic acids, their esters, half-esters and amides, such as acrylic acid, methacrylic acid acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, methyl 3-pentenoate, methyl 4-pentenoate, methyl oleate, methyl acrylate, methyl methacrylate, unsaturated nitriles such as 3-pentenenitrile, 4-pentenenitrile, acrylonitrile, vinyl ethers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl, etc., C 1 to C 20 -alkenols, -alkenediols and -alkadienols, such as 2,7-octadienol-1. Suitable substrates are further di- or polyenes with isolated or conjugated double bonds. These include e.g. B. 1,3-butadiene, 1,4-pentadiene, 1,5-hexadiene, 1,6-heptadiene, 1,7-octadiene, vinylcyclohexene, dicyclopentadiene, 1,5,9-cyclooctatriene etc.

Geeignete Substrate für das erfindungsgemäße Hydroformylierungs­ verfahren sind auch Olefingemische, wobei vorzugsweise technisch zugängige Gemische eingesetzt werden. Dazu zählen z. B. die durch gezielte Ethen-Oligomerisierung in Gegenwart von Alkylaluminium­ katalysatoren erhaltenen Ziegler-Olefine. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um unverzweigte Olefine mit endständiger Doppel­ bindung und gerader Kohlenstoffatomanzahl. Dazu zählen weiterhin die durch Ethen-Oligomerisierung in Gegenwart verschiedener Kata­ lysatorsysteme erhaltenen Olefine, z. B. die in Gegenwart von Al­ kylaluminiumchlorid/Titantetrachlorid-Katalysatoren erhaltenen, überwiegend linearen α-Olefine und die in Gegenwart von Nickel- Phosphinkomplex-Katalysatoren nach dem Shell Higher Olefin Pro­ cess (SHOP) erhaltenen α-Olefine. Geeignete technisch zugängige Olefingemische werden weiterhin bei der Paraffin-Dehydrierung entsprechender Erdölfraktionen, z. B. der sog. Petroleum- oder Dieselölfraktionen, erhalten. Zur Überführung von Paraffinen, vorwiegend von n-Paraffinen in Olefine, werden im Wesentlichen drei Verfahren eingesetzt:
Suitable substrates for the hydroformylation process according to the invention are also olefin mixtures, preference being given to using technically accessible mixtures. These include e.g. B. the Ziegler olefins obtained by targeted ethene oligomerization in the presence of alkyl aluminum catalysts. These are essentially unbranched olefins with a terminal double bond and an even number of carbon atoms. These also include the olefins obtained by ethene oligomerization in the presence of various catalyst systems, e.g. B. the obtained in the presence of Al aluminum alkyl chloride / titanium tetrachloride catalysts, predominantly linear α-olefins and the α-olefins obtained in the presence of nickel-phosphine complex catalysts according to the Shell Higher Olefin Process (SHOP). Suitable technically accessible olefin mixtures are still used in the paraffin dehydrogenation of corresponding petroleum fractions, e.g. B. the so-called petroleum or diesel oil fractions obtained. Essentially three processes are used to convert paraffins, primarily n-paraffins to olefins:

  • - thermisches Cracken (Steamcracken),- thermal cracking (steam cracking),
  • - katalytisches Dehydrieren und- catalytic dehydration and
  • - chemisches Dehydrieren durch Chlorieren und Dehydrochlorie­ ren.- chemical dehydration through chlorination and dehydrochloria ren.

Dabei führt das thermische Cracken überwiegend zu α-Olefinen, während die anderen Varianten Olefingemische ergeben, die im All­ gemeinen auch Olefine mit innenständiger Doppelbindung aufweisen. Geeignete Olefingemische sind weiterhin die bei Metathese- bzw. Telomerisationsreaktionen erhaltenen Olefine. Dazu zählen z. B. die Olefine aus dem Philipps-Triolefin-Prozess, einem modifizier­ ten SHOP-Prozess aus Ethylen-Oligomerisierung, Doppelbindungs- Isomerisierung und anschließender Metathese (Ethenolyse). Verfah­ ren zur Herstellung geeigneter Olefine sind weiterhin die Her­ stellung von Neohexen durch Ethenolyse von Di-i-buten, die Her­ stellung von α,ω-Diolefinen durch ringöffnende Ethenolyse von Cy­ cloolefinen, die Metathesepolymerisation von Cycloolefinen zu Po­ lyalkenameren mit anschließender Ethenolyse etc. Allgemein wird bei der Ethenolyse eine hohe n-α-Olefinkonzentration erhalten.Thermal cracking mainly leads to α-olefins, while the other variants give olefin mixtures which exist in space also have olefins with an internal double bond. Suitable olefin mixtures are also those in metathesis or Telomerization reactions obtained olefins. These include e.g. B. the olefins from the Philipps triolefin process, a modified SHOP process from ethylene oligomerization, double bond Isomerization and subsequent metathesis (ethenolysis). Procedure Ren for the production of suitable olefins are still the Her production of neohexene by ethenolysis of di-i-butene, the Her position of α, ω-diolefins by ring-opening ethenolysis of Cy cloolefins, the metathesis polymerization of cycloolefins to Po lyalkenamers followed by ethenolysis etc. General obtained a high n-α-olefin concentration in the ethenolysis.

Geeignete in dem erfindungsgemäßen Hydroformylierungsverfahren einsetzbare technische Olefingemische sind weiterhin ausgewählt unter Dibutenen, Tributenen, Tetrabutenen, Dipropenen, Triprope­ nen, Tetrapropenen, Mischungen von Butenisomeren, insbesondere Raffinat II, Dihexenen, Dimeren und Oligomeren aus dem Dimersol®- Prozess von IFP, Octolprozess® von Hüls, Polygasprozess etc.Suitable in the hydroformylation process according to the invention usable technical olefin mixtures are still selected among dibutenes, tributes, tetrabutenes, dipropenes, tripropes  nen, tetrapropenes, mixtures of butene isomers, in particular Raffinate II, dihexenes, dimers and oligomers from the Dimersol® IFP process, Hüls Octolprocess®, polygas process etc.

Vorzugsweise wird in dem erfindungsgemäßen Hydroformylierungsver­ fahren ein Olefingemisch eingesetzt, das wenigstens ein leichter und wenigstens ein schwerer hydroformylierbares Olefin umfasst. Dazu zählen z. B. Olefingemische, deren Komponenten ausgewählt sind unter Olefinisomeren mit gleicher Kohlenstoffatomanzahl und Olefingemische aus Olefinen unterschiedlicher Kohlenstoffatoman­ zahl, wie sie z. B. bei den zuvor genannten technischen Verfahren zur Olefinherstellung erhalten werden. Geeignet sind z. B. Gemi­ sche, die n- und i-Butene sowie Gemische, die n-Octen, isomere Methylheptene und isomere Dimethylhexene enthalten. Dazu zählen z. B. die Octenisomere aus der Butenoligomerisierung. Geeignet sind weiterhin Nonenisomere, die z. B. aus der Propenoligomeri­ sierung erhältlich sind und Dodecenisomere, die z. B. aus der Bu­ tenisomerisierung erhältlich sind. Geeignet sind weiterhin Gemi­ sche linearer α-Olefine, enthaltend z. B. 1-Decen, 1-Dodecen oder 1-Tetradecen, mit linearen internen Olefinen oder mit verzweigten Olefinen, die z. B. durch Dimerisierung kurzkettiger Olefine erhältlich sind. Bevorzugt sind vinylidenverzweigter Olefine der allgemeinen Formel R1R2C=CH2, wobei R1 und R2 unabhängig voneinan­ der für Wasserstoff und geradkettige und verzweigte C1- bis C20-Alkylreste stehen.Preferably, in the hydroformylation process according to the invention, an olefin mixture is used which comprises at least one lighter and at least one heavier hydroformylatable olefin. These include e.g. B. olefin mixtures, the components of which are selected from olefin isomers with the same number of carbon atoms and olefin mixtures from olefins of different carbon atoms, as described, for. B. can be obtained in the aforementioned technical processes for olefin production. Are suitable for. B. mixtures that contain n- and i-butenes and mixtures containing n-octene, isomeric methylheptenes and isomeric dimethylhexenes. These include e.g. B. the octene isomers from butene oligomerization. Also suitable are non-isomers which, for. B. from the propene oligomerization are available and dodecene isomers, the z. B. are available from Bu tenisomerization. Also suitable are mixtures of linear α-olefins containing z. B. 1-decene, 1-dodecene or 1-tetradecene, with linear internal olefins or with branched olefins, the z. B. are available by dimerization of short-chain olefins. Preferred vinylidene-branched olefins of the general formula R 1 R 2 C = CH 2 , where R 1 and R 2 independently of one another are hydrogen and straight-chain and branched C 1 - to C 20 -alkyl radicals.

Geeignete Hydroformylierungskatalysatoren sind die üblichen, dem Fachmann bekannten Übergangsmetallverbindungen und -komplexe, die sowohl mit als auch ohne Kokatalysatoren eingesetzt werden kön­ nen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Übergangsmetall um ein Me­ tall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems und insbesondere um Co, Ru, Rh, Pd, Pt, Os oder Ir, speziell um Rh, Co, Ir oder Ru.Suitable hydroformylation catalysts are the usual ones Transition metal compounds and complexes known to those skilled in the art can be used both with and without cocatalysts nen. The transition metal is preferably a Me tall of subgroup VIII of the periodic table and in particular around Co, Ru, Rh, Pd, Pt, Os or Ir, especially around Rh, Co, Ir or Ru.

Im Allgemeinen werden unter Hydroformylierungsbedingungen aus den jeweils eingesetzten Katalysatoren oder Katalysatorvorstufen ka­ talytisch aktive Spezies der allgemeinen Formel HxMy(CO)zLq gebil­ det, worin M für das jeweilige Katalysatormetall, L für gegebe­ nenfalls anwesende modifizierende Liganden und q, x, y, z für ganze Zahlen, abhängig von Wertigkeit und Art des Metalls sowie der Bindungsstärke des Liganden L, stehen. Dazu zählen z. B. Rho­ diumkatalysatoren, die unter den Reaktionsbedingungen in Rhodium­ carbonyl, sogenanntes "nacktes Rhodium" [RhH(CO)4], und Cobaltka­ talysatoren, die unter den Reaktionsbedingungen in Cobaltcarbonyl [HCo(CO)]4 überführt werden können. In general, catalytically active species of the general formula H x M y (CO) z L q are formed from the catalysts or catalyst precursors used in each case under hydroformylation conditions, where M for the respective catalyst metal, L for modifying ligands which may be present and q, x , y, z stand for integers, depending on the valency and type of the metal as well as the binding strength of the ligand L. These include e.g. B. Rho dium catalysts that under the reaction conditions in rhodium carbonyl, so-called "bare rhodium" [RhH (CO) 4 ], and cobalt catalysts, which can be converted under the reaction conditions into cobalt carbonyl [HCo (CO)] 4 .

Geeignete Katalysatoren oder Katalysator-Vorstufen sind in der Regel Salze oder Komplexverbindungen der zuvor genannten Übergangsmetalle. Geeignete Salze sind beispielsweise die Hydride, Halogenide, Nitrate, Sulfate, Oxide, Sulfide oder die Salze mit Alkyl- oder Arylcarbonsäuren oder Alkyl- oder Arylsulfonsäuren. Geeignete Komplexverbindungen sind beispielsweise die Carbonylverbindungen der genannten Metalle sowie Komplexe, deren Liganden ausgewählt sind unter Aminen, Arylphosphinen, Alkylphosphinen, Arylalkylphosphinen, Olefinen, Dienen etc. und Mischungen davon. Geeignet sind auch Katalysatorsysteme, die in situ aus den obengenannten Salzen oder Verbindungen und den genannten Liganden hergestellt werden.Suitable catalysts or catalyst precursors are in the Rule salts or complex compounds of the aforementioned Transition metals. Suitable salts are, for example Hydrides, halides, nitrates, sulfates, oxides, sulfides or the Salts with alkyl or aryl carboxylic acids or alkyl or Arylsulfonic acids. Suitable complex compounds are for example the carbonyl compounds of the metals mentioned as well as complexes whose ligands are selected from amines, Arylphosphines, alkylphosphines, arylalkylphosphines, olefins, Serve etc. and mixtures thereof. Are also suitable Catalyst systems made in situ from the above salts or Compounds and the ligands mentioned.

Besonders bevorzugte Rhodiumkatalysatoren bzw. -katalysator­ vorstufen sind Rhodium(II)- und Rhodium(III)salze wie Rhodium(III)chlorid, Rhodium(III)nitrat, Rhodium(III)sulfat, Kalium-Rhodiumsulfat (Rhodiumalaun), Rhodium(II)- bzw. Rhodium(III)carboxylat, vorzugsweise Rhodium(II)- und Rhodium(III)acetat, Rhodium(III)ethylhexanoat, Rhodium(III)oxid, Salze der Rhodium(III)säure, Trisammoniumhexachlororhodat(III).Particularly preferred rhodium catalysts or catalysts precursors are rhodium (II) and rhodium (III) salts such as Rhodium (III) chloride, rhodium (III) nitrate, rhodium (III) sulfate, Potassium rhodium sulfate (rhodium alum), rhodium (II) - or Rhodium (III) carboxylate, preferably rhodium (II) - and Rhodium (III) acetate, rhodium (III) ethylhexanoate, rhodium (III) oxide, Salts of rhodium (III) acid, trisammonium hexachlororhodate (III).

Weiterhin eignen sich Rhodiumkomplexe der allgemeinen Formel RhXmL1L2(L3)n, worin
X für Halogenid, vorzugsweise Chlorid oder Bromid, Alkyl- oder Arylcarboxylat, Acetylacetonat, Aryl- oder Alkylsulfonat, insbesondere Phenylsulfonat und Toluolsulfonat, Hydrid oder das Diphenyltriazin-Anion,
L1, L2, L3 unabhängig voneinander für CO, Olefine, Cycloolefine, vorzugsweise Cyclooctadien (COD), Dibenzophosphol, Benzonitril, PR3 oder R2P-A-PR2, m für 1 oder 3 und n für 0, 1 oder 2 stehen. Unter R (die Reste R können gleich oder verschieden sein) sind Alkyl-, Cycloalkyl- und Arylreste zu verstehen, vorzugsweise Phenyl, p-Tolyl, m-Tolyl, p-Ethylphenyl, p-Cumyl, p-t-Butylphenyl, p-C1-C4-Alkoxyphenyl, vorzugsweise p-Anisyl, Xylyl, Mesityl, p-Hydroxyphenyl, das gegebenenfalls auch ethoxyliert vorliegen kann, Isopropyl, C1-C4-Alkoxy, Cyclopentyl oder Cyclohexyl. A steht für 1,2-Ethylen oder 1,3-Propylen. Bevorzugt stehen L1, L2 oder L3 unabhängig voneinander für CO, COD, P(Phenyl)3, P(i-Propyl)3, P(Anisyl)3, P(OC2H5)3, P(Cyclohexyl)3, Dibenzophosphol oder Benzonitril.
X steht bevorzugt für Hydrid, Chlorid, Bromid, Acetat, Tosylat, Acetylacetonat oder das Diphenyltriazin-Anion, insbesondere für Hydrid, Chlorid oder Acetat.
Also suitable are rhodium complexes of the general formula RhX m L 1 L 2 (L 3 ) n , in which
X for halide, preferably chloride or bromide, alkyl or aryl carboxylate, acetylacetonate, aryl or alkyl sulfonate, in particular phenyl sulfonate and toluenesulfonate, hydride or the diphenyltriazine anion,
L 1 , L 2 , L 3 independently of one another for CO, olefins, cycloolefins, preferably cyclooctadiene (COD), dibenzophosphole, benzonitrile, PR 3 or R 2 PA-PR 2 , m for 1 or 3 and n for 0, 1 or 2 stand. R (the radicals R can be the same or different) is to be understood as meaning alkyl, cycloalkyl and aryl radicals, preferably phenyl, p-tolyl, m-tolyl, p-ethylphenyl, p-cumyl, pt-butylphenyl, pC 1 -C 4 -alkoxyphenyl, preferably p-anisyl, xylyl, mesityl, p-hydroxyphenyl, which may optionally also be ethoxylated, isopropyl, C 1 -C 4 -alkoxy, cyclopentyl or cyclohexyl. A stands for 1,2-ethylene or 1,3-propylene. L 1 , L 2 or L 3 are preferably independently of one another CO, COD, P (phenyl) 3 , P (i-propyl) 3 , P (anisyl) 3 , P (OC 2 H 5 ) 3 , P (cyclohexyl) 3 , dibenzophosphole or benzonitrile.
X preferably represents hydride, chloride, bromide, acetate, tosylate, acetylacetonate or the diphenyltriazine anion, in particular hydride, chloride or acetate.

Geeignete Rhodiumkomplexe sind beispielsweise auch RhCl(PPh3)3, RhCl(COO)(PPh3)2, RhH(CO)(PPh3)3 und RhH(PPh3)4. Für das erfindungs­ gemäße Verfahren können auch die Rhodiumcarbonylverbindungen wie Tetrarhodiumdodecacarbonyl oder Hexarhodiumhexadecacarbonyl ein­ gesetzt werden.Suitable rhodium complexes are, for example, RhCl (PPh 3 ) 3 , RhCl (COO) (PPh 3 ) 2 , RhH (CO) (PPh 3 ) 3 and RhH (PPh 3 ) 4 . The rhodium carbonyl compounds such as tetrarhodium dodecacarbonyl or hexarhodium hexadecacarbonyl can also be used for the process according to the invention.

Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich ebenfalls Ruthe­ niumsalze oder Verbindungen. Geeignete Rutheniumsalze sind bei­ spielsweise Ruthenium(III)chlorid, Ruthenium(III)acetat, Ruthe­ nium(IV)-, Ruthenium(VI)- oder Ruthenim(VIII)oxid, Alkalisalze der Rutheniumsauerstoffsäuren wie K2RuO4 oder KRuO4 oder Komplex­ verbindungen der allgemeinen Formel RuX1X2L1L2(L3)n, worin L1, L2, L3 und n die oben angegebenen Bedeutungen und X1, X2 die für X (siehe oben) angegebenen Bedeutungen besitzen, z. B. RuHCl(CO)(PPh3)3. Auch können die Metallcarbonyle des Rutheniums wie Trisrutheniumdodecacarbonyl oder Hexarutheniumoctadecacarbo­ nyl, oder Mischformen, in denen CO teilweise durch Liganden der Formel PR3 ersetzt sind, wie Ru(CO)3(PPh3)2, im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.Ruthe nium salts or compounds are also suitable for the process according to the invention. Suitable ruthenium salts are, for example, ruthenium (III) chloride, ruthenium (III) acetate, ruthenium (IV) -, ruthenium (VI) - or ruthenim (VIII) oxide, alkali metal salts of ruthenium oxygen acids such as K 2 RuO 4 or KRuO 4 or complex compounds of the general formula RuX 1 X 2 L 1 L 2 (L 3 ) n , in which L 1 , L 2 , L 3 and n have the meanings given above and X 1 , X 2 have the meanings given for X (see above), for . B. RuHCl (CO) (PPh 3 ) 3 . The metal carbonyls of ruthenium such as trisruthenium dodecacarbonyl or hexaruthenium octadecacarbo nyl, or mixed forms in which CO is partly replaced by ligands of the formula PR 3 , such as Ru (CO) 3 (PPh 3 ) 2 , can be used in the process according to the invention.

Geeignete Cobaltverbindungen sind beispielsweise Cobalt(II)chlorid, Cobalt(II)sulfat, Cobalt(II)nitrat, deren Amin- oder Hydratkomplexe, Cobaltcarboxylate, wie Cobaltacetat, Cobaltethylhexanoat, Cobaltnaphthanoat, sowie der Cobalt-Caprolactamat-Komplex. Auch hier können die Carbonylkomplexe des Cobalts wie Dicobaltoctacarbonyl, Tetracobaltdodecacarbonyl und Hexacobalthexadecacarbonyl eingesetzt werden.Suitable cobalt compounds are, for example Cobalt (II) chloride, cobalt (II) sulfate, cobalt (II) nitrate, their Amine or hydrate complexes, cobalt carboxylates, such as cobalt acetate, Cobalt ethyl hexanoate, cobalt naphthanoate, and the Cobalt-caprolactamate complex. Here too they can Carbonyl complexes of cobalt such as dicobalt octacarbonyl, Tetracobalt dodecacarbonyl and hexacobalt hexadecacarbonyl be used.

Die genannten Verbindungen des Cobalts, Rhodiums und Rutheniums sind im Prinzip bekannt und in der Literatur hinreichend be­ schrieben oder sie können vom Fachmann analog zu den bereits bekannten Verbindungen hergestellt werden.The compounds of cobalt, rhodium and ruthenium mentioned are known in principle and sufficient in the literature wrote or you can from the specialist analog to the already known compounds are made.

Geeignete Palladiumverbindungen sind beispielsweise Palladiumhydrid, Palladiumchlorid, Palladiumiodid, Palladiumnitrat, Palladiumcyanid, Palladiumacetat, Palladiumsulfat, Palladiumoxid, (C6H5CN)2PdCl2, Na2PdCl4, Li2PdCl4 etc. Geeignete Platinverbindungen sind beispielsweise Platin(IV)-Verbindungen, wie die Salze der Hexachloroplatinsäure mit Alkalimetallen oder Ammoniumionen, Platin(IV)oxid oder Salze der Platin(IV)säure. Weiterhin eignen sich Platin(II)iodid und die daraus durch Umsetzung mit Olefinen erhaltenen Komplexe wie beispielsweise die Alkalisalze des Trichlormonoethylenplatins. Bei Verwendung von Platinkatalysatoren empfiehlt sich die Anwesenheit eines Zinn(II)salzes wie beispielsweise Zinn(II)chlorid.Suitable palladium compounds are, for example, palladium hydride, palladium chloride, palladium iodide, palladium nitrate, palladium cyanide, palladium acetate, palladium sulfate, palladium oxide, (C 6 H 5 CN) 2 PdCl 2 , Na 2 PdCl 4 , Li 2 PdCl 4 etc. Suitable platinum compounds are, for example, platinum (IV) -Compounds, such as the salts of hexachloroplatinic acid with alkali metals or ammonium ions, platinum (IV) oxide or salts of platinum (IV) acid. Platinum (II) iodide and the complexes obtained therefrom by reaction with olefins, such as, for example, the alkali metal salts of trichloromonoethylene platinum, are also suitable. When using platinum catalysts, the presence of a tin (II) salt such as tin (II) chloride is recommended.

Vorzugsweise werden als Katalysatoren Verbindungen bzw. Komplexe dieser Übergangsmetalle eingesetzt, die zur Aktivitäts- und/oder Selektivitätsbeeinflussung mit stickstoff- oder phosphorhaltigen Liganden modifiziert sein können.Compounds or complexes are preferred as catalysts of these transition metals used for activity and / or Influencing selectivity with nitrogen or phosphorus Ligands can be modified.

Geeignete Hydroformylierungskatalysatoren werden z. B. in Beller et al., Journal of Molecular Catalysis A, 104 (1995), S. 17-85, beschrieben, worauf hier in vollem Umfang Bezug genommen wird. Geeignete Hydroformylierungskatalysatoren sind weiterhin die in der DE-A-196 21 967 beschriebenen Katalysatoren, die als Liganden offenkettige oder cyclische Phosphorverbindungen, vorzugsweise cyclische Phosphaalkene und Phosphaaromaten, wie Phosphabenzol, aufweisen. Auf dieses Dokument wird hiermit in vollem Umfang Be­ zug genommen.Suitable hydroformylation catalysts are e.g. B. in Beller et al., Journal of Molecular Catalysis A, 104 (1995), pp. 17-85, described, to which reference is made in full here. Suitable hydroformylation catalysts are also those in DE-A-196 21 967 catalysts described as ligands open chain or cyclic phosphorus compounds, preferably cyclic phosphaalkenes and phosphate aromatics, such as phosphabenzene, exhibit. This document is hereby fully described pulled.

Vorzugsweise wird als Kokatalysator wenigstens ein ein-, zwei- oder mehrzähniger Ligand eingesetzt. Bevorzugt sind Liganden, die wenigstens ein dreiwertiges Element der V. Hauptgruppe des Perio­ densystems, vorzugsweise Stickstoff oder Phosphor, enthalten. Dazu zählen die üblichen, dem Fachmann bekannten ein-, zwei- und mehrzähnigen Phosphit-, Phosphonit-, Phosphinit- und Phosphinli­ ganden, wie sie z. B. in Beller et al., Journal of Molecular Ca­ talysis A, 104 (1995), S. 17-85, und in WO-A 95/30680 (Phos­ phine) und US-A-5,312,996 (Phosphite) beschrieben sind.Preferably, at least one, two or or multidentate ligand used. Preferred are ligands which at least one trivalent element of the fifth main group of the perio densystems, preferably nitrogen or phosphorus. These include the usual one-, two- and multidentate phosphite, phosphonite, phosphinite and phosphinli found how they z. B. Beller et al., Journal of Molecular Ca talysis A, 104 (1995), pp. 17-85, and in WO-A 95/30680 (Phos phine) and US-A-5,312,996 (phosphites).

Dazu zählen weiterhin Katalysatoren, bei denen wenigstens ein ein- oder mehrzähniges, aliphatisches oder aromatisches Amin oder ein Polyamin als Kokatalysator eingesetzt wird. Diese Amine oder Polyamine können gewünschtenfalls mit höheren Carbonsäuren derivatisiert, alkoxyliert, alkyliert oder in anderer Weise modifiziert sein. Bevorzugt werden die in der deutschen Patentanmeldung P 198 01 437.2 beschriebenen Polyethylenimine eingesetzt, bei denen zumindest ein Teil der Iminstickstoffe durch Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und/oder Alkylcarbonylreste mit bis zu 30 C-Atomen oder Hydroxy(poly)oxyalkylenreste mit bis zu 500 Alkylenoxideinheiten substituiert sind.These also include catalysts in which at least one monodentate or multidentate, aliphatic or aromatic amine or a polyamine is used as a cocatalyst. These amines or If desired, polyamines can be mixed with higher carboxylic acids derivatized, alkoxylated, alkylated or otherwise be modified. Those in the German are preferred Patent application P 198 01 437.2 described polyethyleneimines used in which at least some of the imine nitrogen by alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl and / or Alkylcarbonyl radicals with up to 30 carbon atoms or Hydroxy (poly) oxyalkylene residues with up to 500 alkylene oxide units are substituted.

Vorzugsweise wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kom­ plexverbindung als Hydroformylierungskatalysator eingesetzt, aus der bei der destillativen Auftrennung des Hydroformylierungsaus­ trages in der Trennstufe im Wesentlichen kein Ligand in die De­ stillatphase übergeht, d. h. der Dampfdruck der Liganden ist im Allgemeinen wesentlich geringer als der Dampfdruck der Hydrofor­ mylierungsprodukte.Preferably, a com plex compound used as a hydroformylation catalyst, from the distillative separation of the hydroformylation carry essentially no ligand into the De in the separation step breastfeeding phase passes d. H. the vapor pressure of the ligands is in  Generally much lower than the vapor pressure of the Hydrofor methylation products.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann gewünschtenfalls mit oder ohne Zusatz eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Als Lö­ sungsmittel kann bevorzugt ein Teil der bei der Hydroformylie­ rungsreaktion gebildeten Aldehyde sowie deren höhersiedende Fol­ gereaktionsprodukte, z. B. die Produkte der Aldolkondensation, eingesetzt werden. Gewünschtenfalls kann auch ein auf das jeweils eingesetzte Katalysator/Kokatalysator-System abgestimmtes Lö­ sungsmittel oder Lösungsmittelgemisch eingesetzt werden. So kön­ nen z. B. bei ausreichend hydrophilisierten Liganden Wasser und Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol etc. eingesetzt werden. Geeignete Lösungs­ mittel sind weiterhin Ketone, wie Aceton und Methylethylketon, aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Benzol, Toluol, Xylol etc.If desired, the process according to the invention can be carried out using or be carried out without the addition of a solvent. As Lö can preferably be part of the hydroformyl aldehydes and their higher-boiling fol reaction products, e.g. B. the products of aldol condensation, be used. If desired, one can be added to each used catalyst / co-catalyst system coordinated Lö solvent or solvent mixture can be used. So can z. B. with sufficient hydrophilized ligands water and Alcohols, such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, etc. can be used. Appropriate solution ketones, such as acetone and methyl ethyl ketone, aliphatic and aromatic hydrocarbons, such as hexane, Benzene, toluene, xylene etc.

Vorteilhafterweise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren all­ gemein die Hydroformylierung von Olefinen und Olefingemischen mit einer möglichst effektiven Nutzung des in einer Reaktionskaskade zur Verfügung stehenden Reaktionsraumes. Durch die erfindungsge­ mäß eingesetzte Reaktionsführung in "inverser Kaskade" ist es möglich, sowohl leichter als schwerer zu hydroformylierende Ole­ fine und insbesondere Gemische, die beides Spezies aufweisen, der Hydroformylierung zu unterziehen. Dabei ist es nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren durch die Einspeisung der zu hydroformy­ lierenden Olefine in die zweite Reaktionsstufe einer Kaskade und die daran anschließende Trennstufe mit einer Rückführung nur der nichthydroformylierten Olefine in die erste Stufe der Kaskade möglich, die Verweilzeit und die thermische Belastung der gebil­ deten Hydroformylierungsprodukte, d. h. der gebildeten Aldehyde und/oder Alkohole, möglichst gering zu halten. Somit gelingt es im Allgemeinen, die Bildung unerwünschter, hochsiedender Neben­ produkte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zu minimieren.The method according to the invention advantageously enables all common with the hydroformylation of olefins and olefin mixtures the most effective use possible in a reaction cascade available reaction space. By the fiction it is the reaction procedure used in "inverse cascade" possible, both lighter and harder to hydroformylated oils fine, and in particular mixtures containing both species, the Undergo hydroformylation. It is after the invent Process according to the invention by feeding the hydroformy lating olefins in the second reaction stage of a cascade and the subsequent separation stage with a return of only the non-hydroformylated olefins in the first stage of the cascade possible, the residence time and the thermal load of the gebil deten hydroformylation products, d. H. of the aldehydes formed and / or keep alcohols as low as possible. So it works in general, the formation of undesirable, high-boiling side products in the process according to the invention from To minimize known processes.

Die Erfindung wird anhand der folgenden, nicht einschränkenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated by the following, not restrictive Examples explained in more detail.

BeispieleExamples

Verglichen werden zwei zweistufige Reaktorkaskaden mit Rückfüh­ rung des Katalysators und des nichtumgesetzten Olefins.Two two-stage reactor cascades with feedback are compared tion of the catalyst and the unreacted olefin.

Der Zulaufstrom an Frischolefin betrug in beiden Fällen 700 g/h. The feed flow of fresh olefin was 700 g / h in both cases.  

Im nicht erfindungsgemäßen Vergleichsfall I wurde das Frischole­ fin in den ersten Reaktor eingeleitet und dort mit einem ca. 10 mol-%igen Überschuss an Synthesegas (CO/H2 1 : 1) umgesetzt. Der Austrag aus Reaktor 1 wurde anschließend ohne weitere Aufarbei­ tung direkt in den zweiten Reaktor der Kaskade geleitet und hier bei einem ebenfalls ca. 10 mol-%igen Überschuss an Synthesegas einer zweiten Hydroformylierung unterzogen. Der Reaktionsaustrag aus dem zweiten Reaktor wurde nach Abtrennung des Synthesegases destillativ in eine den Katalysator, eine das Hydroformylierung­ sprodukt und eine das nichtumgesetzte Olefin enthaltende Fraktion aufgetrennt. Die den Katalysator und die das nichtumgesetzte Ole­ fin enthaltenden Fraktionen werden in den ersten Reaktor zurück­ geführt. Vom Olefinrückführstrom werden jeweils 10 Gew.-% entnom­ men, um inerte Komponenten (Paraffine) aus dem Kreislauf zu ent­ fernen.In comparative case I, which is not according to the invention, the fresh oil was introduced into the first reactor and reacted there with an approximately 10 mol% excess of synthesis gas (CO / H 2 1: 1). The discharge from reactor 1 was then passed directly into the second reactor of the cascade without further processing and was subjected to a second hydroformylation with an approximately 10 mol% excess of synthesis gas. After the synthesis gas had been separated off, the reaction product from the second reactor was separated by distillation into a catalyst product, a hydroformylation product and a fraction containing the unreacted olefin. The fractions containing the catalyst and the unreacted olefin are returned to the first reactor. 10% by weight are removed from the olefin recycle stream in order to remove inert components (paraffins) from the circuit.

Im erfindungsgemäßen Fall II erfolgt die Einspeisung des Olefins in den zweiten Reaktor der Kaskade.In case II according to the invention, the olefin is fed in in the second reactor of the cascade.

In beiden Fällen I und II sind die Zusammensetzungen des Frisch­ olefins sowie die Katalysatormengen, der Katalysatormassenstrom und die Rhodiumkonzentration des Katalysatorstroms gleich.In both cases I and II the compositions are fresh olefins as well as the catalyst amounts, the catalyst mass flow and the rhodium concentration of the catalyst stream is the same.

Zur Hydroformylierung wurde ein kontinuierlich betriebenes Reak­ tionssystem aus zwei Rührreaktoren (Flüssigvolumen je 1,15 l) eingesetzt. Beide Reaktoren wurden bei 150°C und einem Synthese­ gasdruck (CO/H2 1 : 1) von 280 bar betrieben. Als Olefin wurde ein Gemisch aus Octenisomeren (6 Gew.-% n-Octen, 57 Gew.-% isomere Methylheptene, 37 Gew.-% isomere Dimethylhexene) und als Kataly­ sator eine von einem C9-Aldehyd abgeleitete Hochsiederlösung mit einem Rhodiumgehalt von 350 mg/kg und einem Gehalt an gelöstem modifiziertem Polyethylenimin (ursprüngliches gewichtsmittleres Molekulargewicht ca. 25000 g/mol gefunden, Umsetzung von ca. 60% der enthaltenen Aminogruppen mit Laurinsäure, Stickstoffge­ halt 9,3 Gew.-%) eingesetzt. Der Polyethylenimingehalt wurde ana­ lytisch über den Stickstoffgehalt nach Kjedahl bestimmt.A continuously operated reaction system consisting of two stirred reactors (liquid volume 1.15 l each) was used for the hydroformylation. Both reactors were operated at 150 ° C and a synthesis gas pressure (CO / H 2 1: 1) of 280 bar. As an olefin, a mixture of octene isomers (6% by weight of n-octene, 57% by weight of isomeric methylheptenes, 37% by weight of isomeric dimethylhexenes) and as catalyst a high-boiling solution derived from a C 9 aldehyde with a rhodium content of 350 mg / kg and a content of dissolved modified polyethyleneimine (original weight-average molecular weight found about 25000 g / mol, reaction of about 60% of the amino groups contained with lauric acid, nitrogen content 9.3% by weight). The polyethyleneimine content was determined analytically via the nitrogen content according to Kjedahl.

Der Reaktionsaustrag aus dem zweiten Reaktor wurde nach Entspan­ nung in einer Trennstufe, bestehend aus einem Wischblattverdamp­ fer und einer Kolonne, aufgetrennt. Dabei wurde als Rückstand des Wischblattverdampfers eine flüssige katalysatorhaltige Fraktion aus Rhodiumkatalysator und Polyethyleniminkokatalysator, gelöst in hochsiedenden Reaktionsnebenprodukten und mit einem geringen Restgehalt an nichtabgetrennten Aldehyden und Alkoholen, iso­ liert. Das Kopfprodukt des Wischblattverdampfers wurde anschlie­ ßend in einer Kolonne in eine produkthaltige Aldehyd- und Alko­ holfraktion und eine nichtumgesetztes Olefin enthaltende Fraktion aufgetrennt. Die katalysatorhaltige Fraktion (Stickstoffgehalt ca. 0,9 g/100 g, Rhodiumkonzentration ca. 350 mg/kg) und die olefinhaltige Fraktion wurden in den ersten Reaktor der Kaskade eingespeist. Der Katalysatorstrom betrug 50 g/h.The reaction discharge from the second reactor was depressurized in a separation stage consisting of a wiper blade evaporator fer and a column, separated. The residue of Wiper blade evaporator a liquid catalyst-containing fraction made of rhodium catalyst and polyethyleneimine cocatalyst in high-boiling reaction by-products and with a low Residual content of non-separated aldehydes and alcohols, iso profiled. The top product of the wiper blade evaporator was then eats in a column in a product-containing aldehyde and alcohol wood fraction and an unreacted olefin-containing fraction  separated. The catalyst-containing fraction (nitrogen content approx. 0.9 g / 100 g, rhodium concentration approx. 350 mg / kg) and the olefin-containing fraction were in the first reactor of the cascade fed. The catalyst flow was 50 g / h.

ErgebnisseResults

Definiert man das Verhältnis der in einem Reaktor umgesetzten Menge an Olefinen zu der in den jeweiligen Reaktor eingetragenen Olefinmenge als Umsatz, so ergeben sich im Vergleichsfall I fol­ gende Werte:
If the ratio of the amount of olefins converted in a reactor to the amount of olefins introduced into the respective reactor is defined as conversion, the following values result in comparison case I:

Im erfindungsgemäßen Fall II ergeben sich folgende Werte:
The following values result in case II according to the invention:

Der Rücklaufstrom an nichtumgesetzten Olefin betrug im Ver­ gleichsfall I 413,4 g/h und im erfindungsgemäßen Fall II 250,1 g/h. Dies belegt, dass im erfindungsgemäßen Fall in beiden Reaktoren ein höherer Umsatz pro Durchgang der schwerer zu hydro­ formylierenden Dimethylhexene erzielt wird als im Vergleichsfall. Weiterhin ist im erfindungsgemäßen Fall die Menge an Olefin, die zurückgeführt werden muss, vorteilhafterweise geringer.The return flow of unreacted olefin was in Ver likewise I 413.4 g / h and in case II according to the invention 250.1 g / h. This proves that in the case according to the invention in both Reactors have a higher turnover per run of harder to hydro formylating dimethylhexenes is achieved than in the comparison case. Furthermore, in the case of the invention, the amount of olefin is that must be returned, advantageously less.

Claims (10)

1. Verfahren zur Hydroformylierung von Olefinen durch Umsetzung mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart eines Hydro­ formylierungskatalysators in einem Reaktionssystem, das zwei Reaktionsstufen R1 und R2 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass man
  • - in die Reaktionsstufe R2 einen olefinhaltigen Zulauf, Kohlenmonoxid, Wasserstoff und den Austrag aus der Stufe R1 einspeist und teilweise katalytisch umsetzt,
  • - den Austrag aus der Reaktionsstufe R2 in einer Trennstufe in eine katalysatorhaltige flüssige Fraktion F1, eine produkthaltige Fraktion F2 und eine nichtumgesetztes Ole­ fin enthaltende Fraktion F3 auftrennt,
  • - in die Reaktionsstufe R1 teilweise oder vollständig die Fraktion F3 und gegebenenfalls teilweise oder vollständig die Fraktion F1 sowie Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff einspeist und katalytisch umsetzt,
  • - den Austrag aus der Reaktionsstufe R1 in die Reaktions­ stufe R2 einspeist.
1. A process for the hydroformylation of olefins by reaction with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a hydroformylation catalyst in a reaction system which comprises two reaction stages R 1 and R 2 , characterized in that
  • - feeding into the reaction stage R 2 is an olefin-comprising feed, carbon monoxide, hydrogen, and the effluent from the stage R 1 and partially catalytically reacted,
  • separates the discharge from reaction stage R 2 in a separation stage into a catalyst-containing liquid fraction F1, a product-containing fraction F2 and an unreacted olefin fraction F3,
  • partly or completely feeds fraction F3 and optionally partly or completely fraction F1 as well as carbon monoxide and / or hydrogen into reaction step R 1 and converts them catalytically,
  • - Feeds the discharge from the reaction stage R 1 into the reaction stage R 2 .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Olefinmenge des olefinhaltigen Zulaufs bezogene Um­ satz in der Reaktionsstufe R2 mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the conversion based on the olefin amount of the olefin-containing feed in the reaction stage R 2 is at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die produkthaltige Fraktion F2 höchstens 5 Gew.-%, bevorzugt höchstens 1 Gew.-% nichtumgesetztes Ole­ fin enthält.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the product-containing fraction F2 at most 5% by weight, preferably at most 1% by weight of unreacted oil fin contains. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die olefinhaltige Fraktion F3 höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5 Gew.-% Hydroformylierungs­ produkte enthält. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the olefin-containing fraction F3 at most 20 wt .-%, preferably at most 5 wt .-% hydroformylation contains products.   5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man in die Reaktionsstufe R1 1 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 100 Gew.-%, insbesondere 20 bis 99 Gew.-% der katalysatorhaltigen Fraktion F1 einspeist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that 1 to 100 wt .-%, preferably 10 to 100 wt .-%, in particular 20 to 99 wt .-% of the catalyst-containing fraction F1 is fed into the reaction stage R 1 . 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Fraktion F1 teilweise in die Reaktionsstufe R2 einspeist.6. The method according to claim 5, characterized in that the fraction F1 is partly fed into the reaction stage R 2 . 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsmengenverhältnis von der in die Reaktionsstufe R1 eingespeisten Fraktion F3 zu der einge­ speisten Fraktion F1 in einem Bereich von 10 : 1 bis 1 : 10, be­ vorzugt 5 : 1 bis 1 : 5, liegt.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the weight ratio of the fraction F3 fed into the reaction stage R 1 to the fed fraction F1 in a range from 10: 1 to 1:10, preferably 5: 1 to 1 : 5, lies. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Masse des Hydroformy­ lierungskatalysators pro Masse Reaktorfüllung von Reaktions­ stufe R2 zu Reaktionsstufe R1 in einem Bereich von 1 : 1 bis 1 : 10 liegt.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ratio of mass of the hydroformylation catalyst per mass of reactor charge from reaction stage R 2 to reaction stage R 1 is in a range from 1: 1 to 1:10. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit in der Reaktionsstufe R1 das 1- bis 10-fache, bevorzugt das 1- bis 5-fache, der Ver­ weilzeit in der Reaktionsstufe R2 beträgt.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the residence time in reaction stage R 1 is 1 to 10 times, preferably 1 to 5 times, the Ver residence time in reaction stage R 2 . 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Olefin ein Olefingemisch eingesetzt wird, das wenigstens ein leichter und wenigstens ein schwerer hydroformylierbares Olefin umfasst.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that an olefin mixture is used as the olefin will be at least an easy and at least a difficult one comprises hydroformylatable olefin.
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US9266808B2 (en) 2006-11-30 2016-02-23 Basf Se Method for the hydroformylation of olefins

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