DE10061558A1 - Verfahren zur Hydrierung von Maleinsäureanhydrid und verwandten Verbindungen in einem Wirbelschichtreaktor - Google Patents

Verfahren zur Hydrierung von Maleinsäureanhydrid und verwandten Verbindungen in einem Wirbelschichtreaktor

Info

Publication number
DE10061558A1
DE10061558A1 DE10061558A DE10061558A DE10061558A1 DE 10061558 A1 DE10061558 A1 DE 10061558A1 DE 10061558 A DE10061558 A DE 10061558A DE 10061558 A DE10061558 A DE 10061558A DE 10061558 A1 DE10061558 A1 DE 10061558A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
hydrogenation
fluidized bed
hydrogen
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10061558A
Other languages
English (en)
Inventor
Holger Borchert
Stephan Schlitter
Michael Hesse
Frank Stein
Rolf-Hartmuth Fischer
Ralf-Thomas Rahn
Alexander Weck
Markus Roesch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DE10061558A priority Critical patent/DE10061558A1/de
Priority to KR20037007717A priority patent/KR20030055344A/ko
Priority to EP01984810A priority patent/EP1349845A1/de
Priority to JP2002549661A priority patent/JP2004525093A/ja
Priority to CNB018204295A priority patent/CN1237057C/zh
Priority to US10/450,114 priority patent/US6958404B2/en
Priority to PCT/EP2001/014395 priority patent/WO2002048130A1/de
Priority to MYPI20015603A priority patent/MY127165A/en
Publication of DE10061558A1 publication Critical patent/DE10061558A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/26Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
    • C07D307/30Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/32Oxygen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/26Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
    • C07D307/30Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/32Oxygen atoms
    • C07D307/33Oxygen atoms in position 2, the oxygen atom being in its keto or unsubstituted enol form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/04Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/06Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/08Preparation of tetrahydrofuran

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Furan Compounds (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Hydrierung von C¶4¶-Dicarbonsäuren oder Derivaten davon in der Gasphase. Das Verfahren wird in einem Wirbelschichtreaktor durchgeführt. Es können an sich bekannte Katalysatorzusammensetzungen verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls alkylsubstituiertem γ-Butyrolacton und Tetrahydrofuran durch katalytische Hydrie­ rung in der Gasphase von Substraten, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Maleinsäure und Bernsteinsäure und Derivaten dieser Säuren. Darunter werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Ester und Anhydride verstanden, wobei die­ se ebenso wie die Säuren einen oder mehrere Alkylsubstituenten aufweisen können. Die Reaktion wird in einem Wirbelschichtreaktor durchgeführt.
Die Herstellung von γ-Butyrolacton (GBL) und Tetrahydrofuran (THF) durch Gas­ phasenhydrierung von Maleinsäureanhydrid (MSA) ist eine seit vielen Jahren be­ kannte Reaktion. Zur Durchführung dieser katalytischen Reaktion sind in der Lite­ ratur zahlreiche Katalysatorsysteme beschrieben. Je nach Zusammensetzung des Katalysators und den gewählten Reaktionsparametern werden mit derartigen Kataly­ satoren unterschiedliche Produktverteilungen erreicht.
Mögliche weitere Edukte zur Herstellung von GBL und THF sind neben MSA die Maleinsäure selbst, Bernsteinsäure und deren Anhydrid sowie die Ester dieser Säu­ ren. Sollen GBL und THF hergestellt werden, die Alkylsubstituenten aufweisen, so bietet es sich an, von den vorstehend genannten Säuren, Estern und Anhydriden auch die entsprechenden alkylsubstituierten Spezies zu verwenden.
Die bei der Hydrierung verwendeten Katalysatoren sind, insbesondere bei älteren Verfahren, häufig chromhaltig. Dies findet seinen Niederschlag in der Patentliteratur, in der sich eine große Anzahl von Patenten und Patentanmeldungen finden, die chromhaltige Katalysatoren für die vorstehend beschriebene Hydrierreaktion offen­ baren, wobei die Hydrierung in den meisten Fällen auf MSA als Edukt beschränkt ist. In der US 3,065,243 ist ein Verfahren offenbart, bei dem Kupferchromit als Ka­ talysator dient. Laut Beschreibung und Beispielen entstehen bei dieser Reaktionsfüh­ rung noch beträchtliche Mengen an Bernsteinsäureanhydrid (BSA), das im Kreis gefahren werden muß. Wie bekannt ist, treten dabei häufig verfahrenstechnische Probleme aufgrund der Kristallisation des BSA oder auch daraus entstehender Bern­ steinsäure mit anschließender Verstopfung von Rohrleitungen auf.
Die Offenbarung von weiteren Kupferchromit-Katalysatoren zur Hydrierung von MSA findet sich zum Beispiel in den Druckschriften US 3,580,930, US 4,006,165, der EP-A 638 565 sowie der WO 99/38856.
Die nach der US 5,072,009 verwendeten Katalysatoren entsprechen der allgemeinen Formel Cu1ZnbAlcMdOx, in der M mindestens ein Element ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den Gruppen IIA und IIIA, VA, VIII, Ag, Au, den Grup­ pen IIIB bis VIIB sowie Lanthaniden und Aktinoiden des Periodensystems der Ele­ mente; b ist eine Zahl zwischen 0,001 und 500, c eine Zahl zwischen 0,001 und 500 und d eine Zahl von 0 bis <200 und x entspricht der Anzahl an Sauerstoffatomen, die nach den Valenzkriterien notwendig sind.
Die EP-A 0 404 408 offenbart einen Katalysator für die MSA-Hydrierung, dessen katalytisch aktives Material im wesentlichen dem Material, das in der vorstehend zitierten US 5,072,009 offenbart ist, entspricht. Es wird auf einem Träger fixiert als Schalenkatalysator und nicht als Vollkatalysator eingesetzt.
Ein zweistufiges Katalysatorsystem zur Hydrierung von MSA ist in der Patentschrift US 5,149,836 beschrieben. Der Katalysator für die erste Stufe ist chromfrei, der Ka­ talysator für die zweite Stufe basiert auf Cu-Zn-Cr-Oxiden.
Neuere Technologien rücken aufgrund der akuten Toxizität mehr und mehr von der Verwendung chromhaltiger Katalysatoren ab. Beispiele für chromfreie Katalysator­ systeme finden sich in den Druckschriften WO 99/35139 (Cu-Zn-Oxid), WO 95/22539 (Cu-Zn-Zr) sowie der US 5,122,495 (Cu-Zn-Al-Oxid).
Ein ausschließlich aus Cu- und Al-Oxiden aufgebauter Katalysator für die MSA- Gasphasenhydrierung zu GBL wird in der WO 97/24346 offenbart. Die Verwendung eines ähnlichen Katalysators mit prinzipiell gleicher Zusammensetzung wie in dieser Patentanmeldung wird auch in der JP 2 233 631 offenbart. Das Ziel dieser Erfindung liegt darin, die Hydrierung von MSA so durchzuführen, daß als Hauptprodukte THF und 1,4-Butandiol neben nur geringen oder gar keinen Mengen von GBL entstehen. Dieses wird dann durch die Verwendung der auf gemischten Cu-Al-Oxiden basie­ renden Katalysatoren sowie durch Einhalten bestimmter Reaktionsbedingungen er­ reicht.
Ein häufiges Problem, das bei den oben beschriebenen Reaktionen auftritt, ist die frühe Desaktivierung des Katalysators. Diese kann verschiedene Ursachen haben, beispielsweise chemische Veränderungen am Katalysator. Um dem Problem der frü­ hen Desaktivierung des Katalysators zu begegnen, wird in der WO 91/16132 ein chromfreier Katalysator aus CuO, ZnO, Al2O3 und gegebenenfalls einem Verarbei­ tungszusatz offenbart, der vor dem Einsatz in der Hydrierung von MSA mit Wasser­ stoff reduziert und dann bei Temperaturen von < 400°C aktiviert wird. Diese Kataly­ satoren sollen eine hohe Lebensdauer aufweisen und die üblichen kurzen Regenerie­ rungsintervalle nicht benötigen.
Weiterhin ist es Stand der Technik, bei der Hydrierung das gasförmige MSA oder das Derivat davon in Gegenwart von Wasserstoff durch den Reaktor zu leiten, in dem der Katalysator als Festbett angeordnet ist. Dies wird auch in sämtlichen vorste­ hend zitierten Druckschriften beschrieben. Generell wird die Hydrierreaktion dabei in einer Weise durchgeführt, daß der Kontakt des Katalysators mit flüssigem MSA bzw. Edukt vermieden wird. Flüssiges Edukt belegt die heiße Katalysatoroberfläche und verdampft dann von dieser. So entstehen lokale Stellen, an denen hohe MSA- Konzentrationen auftreten. Hier bilden sich höhermolekulare Substanzen bis hin zu Teer, die sich auf dem Katalysator ablagern und dessen Aktivität und Selektivität verringern. Dies ist eine weitere Ursache für die Desaktivierung der bei der Hydrie­ rung von MSA benutzten Katalysatoren.
Niedrige Wasserstoff/Edukt-Verhältnisse bzw. hohe Edukt-Konzentrationen sind wünschenswert, um die im Kreis geführte Wasserstoffmenge zu minimieren und die Kondensation der erhaltenen Produkte, bei Oxidation von MSA also GBL und/oder THF, zu erleichtern. Hierdurch sinkt der Anteil des im Hydrierkreis zirkulierenden Produkts, womit Folgereaktionen deutlich vermindert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Hydrierung von Maleinsäure und/oder Bernsteinsäure und/oder den oben erwähnten Derivaten zur Verfügung zu stellen, mit dem möglichst geringe Wasserstoff/Edukt-Verhältnisse eingestellt werden können, ohne daß eine vorzeitige Desaktivierung und Verminde­ rung der Selektivität des verwendeten Katalysators durch Zersetzungsprodukte ein­ tritt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der Hydrierung in der Gasphase von C4-Dicarbonsäuren und/oder deren Derivaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ setzung in einem Wirbelschichtreaktor durchgeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Edukt in flüssiger Form in das Wirbelbett eingespeist.
Unter dem Begriff C4-Dicarbonsäuren und/oder deren Derivate werden in Bezug auf die vorliegende Anmeldung verstanden Maleinsäure und Bernsteinsäure, die gegebe­ nenfalls einen oder mehrere C1-C6-Alkylsubstituenten aufweisen sowie die Anhydri­ de und Ester dieser gegebenenfalls alkylsubstituierten Säuren. Ein Beispiel einer sol­ chen Säure ist Citraconsäure.
Es wurde gefunden, daß durch die Durchführung der Reaktion in einem Wirbel­ schichtreaktor, also das Ausbilden des verwendeten Katalysators als Wirbelschicht, hohe Konzentrationen von dem zu hydrierenden Substrat eingesetzt werden können, ohne daß eine frühe Desaktivierung des Katalysators beobachtet wird. Weiterhin werden auch bei hoher Konzentration des zu hydrierenden Substrats hohe Selektivi­ täten erreicht. Wenn im vorliegenden Text Bezug genommen wird auf das Verhältnis Wasserstoff/Edukt, bezieht sich dies immer auf den Fall, in dem ausschließlich Was­ serstoff ohne Zufügen eines Inertgases mit dem Edukt vermischt wird. Die Begriffe "Konzentration" und "WHSV" beziehen sich immer auf die Gesamtmenge an einge­ speistem Reaktionsgas, das gegebenenfalls auch ein oder mehrere Inertgase enthält.
Als Aktivmasse für die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysatoren eignen sich prinzipiell alle für die Hydrierung von MSA oder verwandter Verbin­ dung bekannten Katalysatorzusammensetzungen. Voraussetzungen für eine Eignung in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind neben der erforderlichen bzw. ge­ wünschten Selektivität und Aktivität eine ausreichende mechanische Abriebfestig­ keit. Bevorzugte Katalysatoren sind solche auf Kupferoxid-Basis, die mindestens ein weiteres Metall aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, Zn, La, Ce, den Elementen der Gruppen IIIA bis VIIIA sowie der Gruppen IA und IIA oder einer Verbindung da­ von, vorzugsweise ein Oxid, enthalten.
Die Gruppe des Periodensystems der Elemente werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nach der alten IUPAC-Nomenklatur bezeichnet.
Es ist mehr bevorzugt, wenn der Katalysator Kupferoxid enthält sowie ein weiteres Metall, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, Ti, Zn, Zr, La, Ce und/oder eine Verbindung davon, vorzugsweise ein Oxid. Insbesondere ist der Ka­ talysator eine Kombination von Kupferoxid mit Al2O3, ZnO und/oder SiO2. Dabei liegt die Menge an Cu oder dessen Verbindungen, insbesondere dem Oxid, bei Wer­ ten ≧ 10 Gew.-%, vorzugsweise ≧ 25 Gew.-%. Sämtliche übrigen, vorstehend ge­ nannten Komponenten sind in Mengen ≦ 90 Gew.-%, vorzugsweise ≦ 75 Gew.-% vorhanden.
Die Katalysatoren aus den vorstehend genannten Materialien werden auf an sich be­ kannter Weise in eine Form verbracht, die zum Einsatz als Wirbelschicht geeignet ist. Diese Formen sind dem Fachmann bekannt, wobei vorzugsweise Pulver zum Einsatz kommen. Es ist mehr bevorzugt, wenn das Katalysatorpulver in Form feiner Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 10 bis 1000 µm, insbesondere 50 bis 500 µm eingesetzt wird.
Die Katalysatoren werden mit dem Fachmann bekannten Methoden hergestellt. Da­ bei sind Verfahren bevorzugt, bei denen das Kupferoxid feinverteilt und innig mit den anderen Bestandteilen vermischt anfällt. Dies läßt sich vorzugsweise durch Fäll­ reaktionen erreichen. Dabei werden in einem Lösungsmittel gelöste Kupferverbin­ dungen in Gegenwart weiterer löslicher oder im Lösungsmittel suspendierter Metall­ verbindungen mit einem Fällungsmittel ausgefällt, abfiltriert, gewaschen, getrocknet und gegebenenfalls calciniert. Beispielsweise können die entsprechenden Metallcar­ bonate und/oder Hydroxide in wässriger Lösung ausgefällt, abfiltriert, gewaschen, getrocknet und gegebenenfalls calciniert werden. Die Metallcarbonate oder Hydroxi­ de sind beispielsweise durch Lösen der entsprechenden Metallsalze in Wasser und Zugabe von Sodalösung erhältlich. Als Metallsalze kommen beispielsweise Nitrate, Sulfate, Chloride, Acetate und/oder Oxalate zum Einsatz. Um die für eine Wirbel­ schichtanwendung gewünschte Korngröße zu erreichen, wird der calcinierte Kataly­ sator zerkleinert und gesiebt. Es ist aber auch möglich, den getrockneten Katalysa­ torvorläufer zu sieben und anschließend zu calcinieren. Eine andere Möglichkeit, den Katalysator herzustellen, besteht darin, einen bereits in Pulverform vorliegenden Träger mit Kupferoxid und gegebenenfalls anderen Bestandteilen zu belegen. Geeig­ net sind hierfür dem Fachmann bekannte Trägermaterialien wie zum Beispiel Silici­ umoxid, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid oder Titandioxid mit einem mittleren Teil­ chendurchmesser zwischen 10 und 1000 µm. Die Belegung des Trägermaterials mit Kupferoxid und gegebenenfalls anderen Komponenten kann durch Imprägnieren des Trägers mit einer Lösung der Metallsalze in zum Beispiel Wasser durchgeführt wer­ den. Der Träger wird anschließend getrocknet und calciniert, um die Metallsalze in die Oxide zu überführen. Als Metallsalze kommen beispielsweise Nitrate, Sulfate, Chloride, Acetate und/oder Oxalate zum Einsatz.
Zur Durchführung der Reaktion wird das Edukt, also die entsprechende C4- Dicarbonsäure oder das Derivat davon, vorzugsweise MSA, in der als Wirbelschicht vorliegenden Katalysatorschüttung mit Wasserstoff in Kontakt gebracht. Der Was­ serstoff kann dabei in reiner Form oder im Gemisch mit anderen gasförmigen Kom­ ponenten eingebracht werden. Diese weiteren Komponenten wirken sich je nach Re­ aktionsführung günstig auf die Selektivität, Aktivität und/oder Langzeitstabilität aus. Beispiele für weitere Komponenten sind Wasserdampf, Kohlenwasserstoffe wie Methan, Ethan und n-Butan, und Kohlenmonoxid. Generell ist der Einsatz von rei­ nem Wasserstoff jedoch bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das zu hy­ drierende Edukt in flüssiger Form in das Wirbelbett eingespeist. Je nach verwende­ tem Edukt, das fest oder flüssig vorliegen kann, ist ein vorheriges Aufschmelzen notwendig, beispielsweise wird MSA als Schmelze eingesetzt. Durch diese Reakti­ onsführung ergibt sich eine Anzahl gewisser Vorteile. Dies ist beispielsweise die Möglichkeit, hohe Eduktkonzentrationen einzustellen. Auch ist im Gegensatz zu den üblicherweise verwendeten Verfahren, bei denen das Edukt generell gasförmig und mit Wasserstoff vermischt eingespeist wird, keine Apparatur zum Verdampfen des Edukts oder auch zum Strippen des Edukts, inbesondere MSA, nach dessen Herstel­ lung notwendig.
Das Verhältnis von Wasserstoff zu der als Edukt angesetzten C4-Dicarbonsäure oder deren Derivaten, vorzugsweise MSA, kann mit dem erfindungsgemäß eingesetzten Wirbelschichtkatalysator auf Werte von 10 bis 200 eingestellt werden. Vorzugsweise liegt das Verhältnis bei Werten von 20 bis 100. Die Konzentration an Edukt kann auf Werte von 0,5 bis 10 Vol%, vorzugsweise 1 bis 8 Vol%, eingestellt werden. Es hat sich gezeigt, daß selbst niedrige Wasserstoff/Edukt-Verhältnisse von etwa 10 und Edukt-Eingangskonzentration von 10 Vol%, die üblicherweise nicht gewählt wer­ den, bei Verwendung eines Wirbelschichtkatalysators benutzt werden können. Bei der Durchführung des Verfahrens wird der in Form eines Pulvers vorliegende Kata­ lysator mit dem gegebenenfalls mit anderen Komponenten vermischten Eingangs­ wasserstoffstrom verwirbelt und das flüssige Edukt, also eine geeignete C4- Dicarbonsäure oder deren Derivat, direkt in das Wirbelbett eingespeist. Vorzugswei­ se wird hierzu eine Zweistoffdüse eingesetzt, mit der das Edukt mit einem Wasser­ stoffstrom als Nebel verdüst wird. Vorzugsweise wird MSA als Edukt eingesetzt. Direkt nach dem Einspeisen verdampft das flüssige Edukt, wobei die Wärme der Hydrierreaktion ausgenutzt wird.
Aufgrund der Flüssigdosierung des Edukts ist die maximal mögliche Edukt- Eingangskonzentration im Gegensatz zum Festbettreaktor nicht durch die Sätti­ gungsgrenze des Dampfdrucks begrenzt.
Aufgrund der intensiven Vermischung des Katalysators im Wirbelbett tritt dabei die ansonsten beobachtete Bildung von Ablagerungen bei hohen Eduktkonzentrationen am Eintritt in den Reaktor nicht auf. Es wird davon ausgegangen, daß durch die Verwirbelung die bei Eintritt mit flüssigem Edukt beladenen Katalysatorpartikel in Bereiche mit hoher Wasserstoffkonzentration gelangen. Hier werden dann die Abla­ gerungen durch Hydrierung beseitigt. Auf diese Weise kann die Hydrierung mit Wasserstoff/Edukt-Verhältnissen von bis zu 10, also Edukt-Eingangskonzentrationen von 10 Vol.%, durchgeführt werden. Wird die Eingangskonzentration des Edukts auf Werte < 10 Vol% erhöht oder das Wasserstoff/Edukt-Verhältnis auf Werte vermin­ dert, die deutlich unterhalb von 10 liegen, so besteht die Gefahr, daß im gesamten Wirbelschichtbereich der Katalysator mit Flüssigkeit benetzt wird und sich dort hö­ her siedende Komponenten bilden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch bei Wasserstoff/Edukt-Verhältnissen durchführen, die oberhalb des vorstehend ge­ nannten Wertes von 200 liegen; derart hohe Wasserstoffkonzentrationen werden je­ doch wegen der dabei umzuwälzenden hohen Gasmengen und der damit verbunde­ nen Kosten im allgemeinen nicht eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Hydrierverfahren wird bei Temperaturen von 200 bis 400°C, vorzugsweise 200°C bis 300°C, durchgeführt. Die Drücke liegen bei Werten von 1 bis 100 bar, vorzugsweise 1 bis 50 bar. Bei der Wahl des Volumenstroms des Reak­ tionsgases (Weight Hourly Space Velocity, WHSV) ist darauf zu achten, daß eine geeignete Fluidisierung des Katalysatorpulvers erreicht wird sowie ein vollständiger Umsatz des oder der eingesetzten Edukte gewährleistet ist. Vorzugsweise wird man die WHSV auf Werte von 0,01 bis 1,0 kg Edukt/h lKat, insbesondere 0,05 bis 0,5 kg Edukt/h lKat einstellen.
Nach beendeter Hydrierreaktion wird das Produktgemisch mit dem Fachmann be­ kannten Maßnahmen aufgetrennt und das erhaltene Produkt aufgearbeitet. Vorzugs­ weise wird ein Teil des nicht umgesetzten Wasserstoffs im Kreis gefahren und erneut in die Hydrierung eingesetzt.
Die Erfindung wird nun in den nachfolgenden Beispielen erläutert:
Beispiele 1 bis 8 Hydrierung von Maleinsäureanhydrid
Die Hydrierung wurde in einem mit umlaufenden Öl beheizten Glaswirbelschichtre­ aktor durchgeführt. Als Katalysator wurden 65 bis 130 ml eines zu Pulver gemahle­ nen aus 60% CuO und 40% Al2O3 bestehenden Katalysators (Siebfraktion zwischen 0,1 und 0,2 mm) eingefüllt und vor Beginn der Reaktion bei 180°C unter Normaldruck mit einem N2/H2-Gemisch reduziert. Nach vollständiger Reduktion des Katalysators wurde unter reinem Wasserstoff der Druck auf 3 bzw. 5 bar erhöht und die Reaktionstemperatur eingestellt. Flüssiges MSA wurde direkt in die Wirbel­ schicht, etwa 20 mm oberhalb des Anströmbodens eingespeist. Zur besseren Vertei­ lung der Edukte wurde 20 Nl/h Wasserstoff durch den Ringspalt in die Wirbelschicht eingespeist. Die Einspeisung des Wasserstoff-Hauptstroms von 80 bis 160 Nl/h er­ folgte durch den Verteilerboden.
Vergleichsbeispiel 1
In Tabelle 2 finden sich als Vergleich Daten zur MSA-Hydrierung im Festbettreaktor mit einem Katalysator identischer Zusammensetzung in Tablettenform.
Wie ein Vergleich der Selektivitäten bei einer Eingangskonzentration MSA 1,2 bzw. 1,4 Vol.-% zeigt, werden im Wirbelschichtreaktor höhere Selektivitäten er­ reicht.
Selbst bei einem verminderten Druck von nur 3 bar gegenüber 5 bar im Festbettre­ aktor wird mit dem Wirbelschichtreaktor ein vollständiger MSA-Umsatz erzielt. Die Ausbeuten an THF bei hohen MSA-Eingangskonzentrationen im Wirbelschichtre­ aktor lassen sich durch Erhöhen des Drucks, vorzugsweise auf Werte von mindestens 5 bar, erhöhen. Solche Drücke begünstigen die Bildung von THF.
Tabelle 1
Hydrierung von MSA in einer Wirbelschicht mit einem CuO/Al2O3-Katalysator
Tabelle 2
Vergleichsexperiment mit identischem Katalysator im Festbettreaktor (3 × 3 mm Ta­ bletten)
Beispiele 9 und 10 Hydrierung von Maleinsäureanhydrid bzw. einem Maleinsäureanhy­ drid/Maleinsäure-Gemisch
Eine Schmelze aus 10 Gew.-% Maleinsäure (MS) und 90 Gew.-% MSA wurde in die Wirbelschicht eingespeist. Als Katalysator wurde der in den Beispielen 1 bis 8 ver­ wendete Katalysator eingesetzt. Zum Vergleich wurde die Hydrierung unter identi­ schen Bedingungen mit reinem MSA durchgeführt.
Wie in Tabelle 3 angegeben, sind keine Unterschiede zwischen der Hydrierung von reinem MSA und MSA-MS-Gemischen erkennbar.
Tabelle 3
Hydrierung von MSA und MSA-MS-Gemischen in der Wirbelschicht (Reaktionsbedingungen: T = 250°C, WHSV = 0,09 kg/Edukt/hl, P = 5 bar

Claims (11)

1. Verfahren der Hydrierung in der Gasphase von C4-Dicarbonsäuren und/oder deren Derivaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in einem Wir­ belschichtreaktor durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die C4- Dicarbonsäure und/oder deren Derivat in flüssiger Form in den Reaktor ein­ gespeist wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kataly­ sator ein Katalysator auf Kupferoxid-Basis ist, der mindestens ein weiteres Metall aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, Zn, Ce, La, den Elementen der Gruppe IIIA bis VIIIA sowie der Gruppen IA und IIA oder eine Verbindung davon, vorzugsweise ein Oxid, aufweist, vorzugsweise das weitere Metall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, Ti, Zn, Zr, La, Ce und/oder einer Verbindung davon, vorzugsweise einem Oxid.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine Mischung von Kupferoxid mit Al2O3, ZnO und/oder SiO2 ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Cu oder dessen Verbindung, vorzugsweise das Oxid, mit ≧ 10 Gew.-%, vorzugsweise ≧ 25 Gew.-%, und die übrigen Komponenten mit ≦ 90 Gew.-%, vorzugsweise ≦ 75 Gew.-% vorliegen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in Form eines Pulvers, vorzugsweise eines Pulvers mit feinen Partikeln eines Durchmessers von 10 bis 1000 µm, insbesondere 50 bis 500 µm, eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Hydrierung verwendete Wasserstoff in reiner Form oder als Gemisch mit anderen Komponenten, vorzugsweise Wasserdampf, Methan, Ethan, n-Butan und/oder Kohlenmonoxid, insbesondere in reiner Form, eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Wasserstoff zu der als Edukt angesetzten C4- Dicarbonsäure oder deren Derivat bei Werten von 10 bis 200, vorzugsweise 20 bis 100, liegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eduktkonzentration bei Werten von 0,5 bis 10 Vol-%, vorzugsweise 1 bis 8 Vol%, liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren bei Temperaturen von 200 bis 400°C, vorzugsweise 200 bis 300°C, und bei Drücken von 1 bis 100 bar, vorzugsweise 1 bis 50 bar, durch­ geführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Edukt Maleinsäureanhydrid und/oder Maleinsäure verwendet wird.
DE10061558A 2000-12-11 2000-12-11 Verfahren zur Hydrierung von Maleinsäureanhydrid und verwandten Verbindungen in einem Wirbelschichtreaktor Withdrawn DE10061558A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10061558A DE10061558A1 (de) 2000-12-11 2000-12-11 Verfahren zur Hydrierung von Maleinsäureanhydrid und verwandten Verbindungen in einem Wirbelschichtreaktor
KR20037007717A KR20030055344A (ko) 2000-12-11 2001-12-07 유동층 반응기 내에서의 말레산 무수물 및 관련 화합물의수소화 방법
EP01984810A EP1349845A1 (de) 2000-12-11 2001-12-07 Verfahren zur hydrierung von maleinsäureanhydrid und verwandten verbindungen in einem wirbelschichtreaktor
JP2002549661A JP2004525093A (ja) 2000-12-11 2001-12-07 流動床反応器中での無水マレイン酸及び関連化合物の水素化法
CNB018204295A CN1237057C (zh) 2000-12-11 2001-12-07 在流化床反应器中氢化马来酸酐以及相关化合物的方法
US10/450,114 US6958404B2 (en) 2000-12-11 2001-12-07 Method for the hydrogenation of maleic anhydride and related compounds in a fluid bed reactor
PCT/EP2001/014395 WO2002048130A1 (de) 2000-12-11 2001-12-07 Verfahren zur hydrierung von maleinsäureanhydrid und verwandten verbindungen in einem wirbelschichtreaktor
MYPI20015603A MY127165A (en) 2000-12-11 2001-12-10 Method for the hydrogenation of maleic anhydride and related compounds in a fluid bed reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10061558A DE10061558A1 (de) 2000-12-11 2000-12-11 Verfahren zur Hydrierung von Maleinsäureanhydrid und verwandten Verbindungen in einem Wirbelschichtreaktor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10061558A1 true DE10061558A1 (de) 2002-06-13

Family

ID=7666618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10061558A Withdrawn DE10061558A1 (de) 2000-12-11 2000-12-11 Verfahren zur Hydrierung von Maleinsäureanhydrid und verwandten Verbindungen in einem Wirbelschichtreaktor

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6958404B2 (de)
EP (1) EP1349845A1 (de)
JP (1) JP2004525093A (de)
KR (1) KR20030055344A (de)
CN (1) CN1237057C (de)
DE (1) DE10061558A1 (de)
MY (1) MY127165A (de)
WO (1) WO2002048130A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10219224A1 (de) * 2002-04-30 2003-11-13 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von gamma-Butyrolacton
DE10357715A1 (de) * 2003-12-09 2005-07-14 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von definierten Gemischen aus THF, BDO und GBL durch Gasphasenhydierung
DE10357717A1 (de) * 2003-12-09 2005-07-14 Basf Ag Katalysatorextrudate auf Basis Kupferoxid und ihre Verwendung zur Hydrierung von Carbonylverbindungen
DE102008004725A1 (de) 2008-01-16 2009-07-23 Evonik Goldschmidt Gmbh Verfahren zur heterogenkatalysierten Herstellung von Carbonsäurederivaten

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3065243A (en) * 1962-11-20 Reduction of dicarboxylic acid esters
DE1668348A1 (de) * 1966-12-29 1972-03-30 Kao Corp Verfahren zur Herstellung von gamma-Butyrolacton
US4001282A (en) * 1973-02-12 1977-01-04 General Electric Company Process for producing gamma-butyrolactone
US4006165A (en) * 1973-08-03 1977-02-01 Deutsche Texaco Aktiengesellschaft Process for converting maleic anhydride to γ-butyrolactone
US4083809A (en) * 1976-08-20 1978-04-11 Gaf Corporation Hydrogenation catalyst and method of producing same
US4301077A (en) * 1980-12-22 1981-11-17 Standard Oil Company Process for the manufacture of 1-4-butanediol and tetrahydrofuran
CA1327812C (en) 1987-12-23 1994-03-15 Thomas G. Attig Vapor-phase hydrogenation of maleic anhydride to tetrahydrofuran and gamma-butyrolactone
US5072009A (en) * 1987-12-23 1991-12-10 The Standard Oil Company Vapor-phase hydrogenation of maleic anhydride to tetrahydrofuran and gamma-butyrolactone
JP2639464B2 (ja) 1989-03-08 1997-08-13 東燃株式会社 1,4―ブタンジオールおよびテトラヒドロフランの製法
US5055599A (en) 1989-06-23 1991-10-08 The Standard Oil Company Process for the hydrogenation of maleic anhydride to tetrahydrofuran and gamma-butyrolactone
JP2595358B2 (ja) * 1989-12-07 1997-04-02 東燃株式会社 1,4―ブタンジオールおよびテトラヒドロフランの製造方法
US5142067A (en) * 1989-12-21 1992-08-25 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Hydrogenation with Cu-Al-X catalysts
US5041564A (en) * 1990-04-16 1991-08-20 Gaf Chemicals Corporation Vapor phase process for production of gamma-butyrolactone
US5347021A (en) * 1990-04-16 1994-09-13 Isp Investments Inc. Process of vapor phase catalytic hydrogenation of maleic anhydride to gamma-butyrolactone in high conversion and high selectivity using an activated catalyst
US5536845A (en) * 1990-06-27 1996-07-16 Atochem Acrylates containing an alcohol, aldehyde and/or ether functional group, process for their manufacture and their application to the production of new polymers and copolymers
US5149836A (en) * 1991-07-25 1992-09-22 Isp Investments Inc. Process for the production of gamma butyrolactone THF in predetermined amounts
US5122495A (en) * 1991-10-02 1992-06-16 Isp Investments Inc. Activated catalyst for the vapor phase hydrogenation of maleic anhydride to gamma-butyrolactone in high conversion and high selectivity
DE4326692A1 (de) 1993-08-10 1995-02-16 Akzo Nobel Nv Verfahren zur Herstellung von gamma-Butyrolacton
IT1273320B (it) 1994-02-22 1997-07-08 Alusuisse Italia Spa Procedimento per la produzione di gamma-butirrolattone
TW341568B (en) 1995-12-27 1998-10-01 Akzo Nobel Nv Process for manufacturing Gamma-butyrolactone and its use
IT1298096B1 (it) 1998-01-09 1999-12-20 Lonza Spa Procedimento per la produzione di gamma-butirrolattone
IT1298535B1 (it) 1998-02-02 2000-01-12 Lonza Spa Procedimento per la produzione di gamma-butirrolattone

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030055344A (ko) 2003-07-02
MY127165A (en) 2006-11-30
US20040044230A1 (en) 2004-03-04
JP2004525093A (ja) 2004-08-19
CN1237057C (zh) 2006-01-18
WO2002048130A1 (de) 2002-06-20
CN1479733A (zh) 2004-03-03
US6958404B2 (en) 2005-10-25
EP1349845A1 (de) 2003-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0983219B1 (de) Verfahren zur herstellung von aliphatischen alkoholen
DE102008044890B4 (de) Katalysator für die katalytische Gasphasenoxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Aldehyden, Carbonsäuren und/oder Carbonsäureanhydriden, insbesondere zu Phthalsäureanhydrid, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Katalysators
DE2526238A1 (de) Verfahren zur herstellung von acrylsaeure oder methacrylsaeure durch oxydation von acrolein oder methacrolein
EP0011090A1 (de) Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Nitrobenzol
DE3724257A1 (de) Verfahren zur hydrierung von fettsaeuremethylestergemischen
DE3724254A1 (de) Verfahren zur hydrierung von fettsaeuremethylestern im druckbereich von 20 bis 100 bar
DE10061555A1 (de) Schalenkatalysator für die Hydrierung von Maleinsäureanhydrid und verwandten Verbindungen zu gamma-Butyrolacton und Tetrahydrofuran und Derivaten davon
DE1939882A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Ta?rahydrofuran
EP1080061A1 (de) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON GEMISCHEN AUS 1,4-BUTANDIOL, TETRAHYDROFURAN UND $g(g)-BUTYROLACTON
WO2002047818A1 (de) Poröser katalysator für die hydrierung von maleinsäureanhydrid zu tetrahydrofuran
EP1406887B1 (de) Verfahren zur selektiven herstellung von tetrahydrofuran durch hydrierung von maleinsäureanhydrid
WO2002085825A2 (de) Verfahren zur hydrierung von carbonylverbindungen
DE10357715A1 (de) Verfahren zur Herstellung von definierten Gemischen aus THF, BDO und GBL durch Gasphasenhydierung
EP1343743B1 (de) Verfahren zur herstellung von tetrahydrofuran
EP1349844B1 (de) Verfahren zur hydrierung von maleinsäureanhydrid und verwandten verbindungen in zwei hintereinander geschalteten reaktionszonen
DE10061558A1 (de) Verfahren zur Hydrierung von Maleinsäureanhydrid und verwandten Verbindungen in einem Wirbelschichtreaktor
EP0983220B1 (de) Verfahren zur herstellung von cycloaliphatische gruppen enthaltenden alkoholen
DE10225929A1 (de) Zweistufiges Verfahren zur Herstellung von Butandiol mit Zwischenabtrennung von Bernsteinsäureanhydrid
EP0728722B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Hydroxymethyl-cyclopropan
DE10225927A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Butandiol durch kombinierte Gasphasen- und Flüssigphasensynthese
EP0067355A2 (de) Rieselfähige, katalytische Mischungen
DE10351697A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Butandiol aus y-Butyrolacton in Gegenwart von Wasser
DE1668472C (de)
DE10127375A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Hydroxycarbonsäureestern
DE10357716A1 (de) Verbesserter Katalysator für die Hydrierung von Maleinsäureanhydrid zu γ-Butyrolacton und Tetrahydrofuran

Legal Events

Date Code Title Description
8130 Withdrawal