DE102013021508A1 - Process for the preparation of neopentyl glycol - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Neopentylglykol durch Umsetzung von iso-Butyraldehyd und Formaldehyd in Gegenwart sauer reagierender Feststoffe als Katalysator zum Hydroxypivalinaldehyd bei über 100°C. Hydroxypivalinaldehyd wird anschließend in Gegenwart eines Hydrierkatalysators mit Wasserstoff bei einer Temperatur von 80 bis 180°C und bei einem Druck von 2 bis 18 MPa zum Neopentylglykol hydriert.The present invention relates to a process for the preparation of neopentyl glycol by reacting isobutyraldehyde and formaldehyde in the presence of acidic solids as a catalyst to hydroxypivalaldehyde at above 100 ° C. Hydroxypivalaldehyde is then hydrogenated in the presence of a hydrogenation catalyst with hydrogen at a temperature of 80 to 180 ° C and at a pressure of 2 to 18 MPa to neopentyl glycol.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Neopentylglykol durch Umsetzung von Isobutyraldehyd mit Formaldehyd in Gegenwart von festen sauren Katalysatoren und anschließender katalytischer Hydrierung des gebildeten Hydroxypivalinaldehyds.The present invention relates to a process for the preparation of neopentyl glycol by reacting isobutyraldehyde with formaldehyde in the presence of solid acidic catalysts and subsequent catalytic hydrogenation of the hydroxypivalaldehyde formed.

Mehrwertige Alkohole oder Polyole besitzen als Kondensationskomponente zum Aufbau von Polyestern oder Polyurethanen, Kunstharzlacken, Schmiermitteln und Weichmachern eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung. Hierbei sind besonders solche mehrwertigen Alkohole von Interesse, die durch eine gemischte Aldoladdition von Formaldehyd mit iso- oder n-Butyraldehyd erhalten werden. Bei der Aldoladdition zwischen Formaldeyd und dem entsprechenden Butyraldehyd bildet sich zunächst eine aldehydische Zwischenstufe, die anschließend zum mehrwertigen Alkohol reduziert werden muss. Ein technisch bedeutender mehrwertiger Alkohol, der nach diesem Verfahren zugänglich ist, ist Neopentylglykol [NPG, 2,2-Dimethylpropandiol-(1,3)] aus der Mischaldolisierung von Formaldehyd und iso-Butyraldehyd ( Chemiker-Zeitung, 100. Jahrgang (1976) Nr. 12, Seiten 504–514 ; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Ausgabe, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Band 2, Seiten 50–52 ).Polyhydric alcohols or polyols have a significant economic importance as a condensation component for the construction of polyesters or polyurethanes, synthetic resin paints, lubricants and plasticizers. In this case, especially those polyhydric alcohols of interest, which are obtained by a mixed aldol addition of formaldehyde with iso- or n-butyraldehyde. In the aldol addition between formaldehyde and the corresponding butyraldehyde, an aldehydic intermediate first forms which subsequently has to be reduced to the polyhydric alcohol. A technically significant polyhydric alcohol obtainable by this process is neopentyl glycol [NPG, 2,2-dimethylpropanediol- (1,3)] from the mixed aldolization of formaldehyde and isobutyraldehyde (US Pat. Chemiker-Zeitung, 100th Year (1976) No. 12, pages 504-514 ; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, vol. 2, pp. 50-52 ).

Die Aldoladdition wird üblicherweise in Gegenwart von basischen Katalysatoren beispielsweise von Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxiden oder aliphatischen Aminen durchgeführt und ergibt zunächst das isolierbare Zwischenprodukt Hydroxypivalinaldehyd (HPA).The aldol addition is usually carried out in the presence of basic catalysts, for example of alkali metal hydroxides or alkaline earth metal hydroxides or aliphatic amines, and initially yields the isolable intermediate hydroxypivalaldehyde (HPA).

Nachteilig bei der Verwendung von Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxiden als Base ist jedoch der hohe Salzanfall sowie die Verunreinigung des erhaltenen Aldoladditionsproduktes mit Alkali- oder Erdalkalimetallionen, die sich bei der nachfolgenden katalytischen Hydrierung von Hydroxypivalinaldehyd zu Neopentylglykol für den Metallkatalysator als störend erweisen ( DE 1 768 274 A1 , DE 1 957 591 A1 ). Es ist aber auch möglich, dass das zunächst gebildete Aldoladditionsprodukt Hydroxypivalinaldehyd in Gegenwart einer stöchiometrischen Menge einer Base mit einem Äquivalent Formaldehyd entsprechend der Cannizzaro-Reaktion weiter reagiert. Man verwendet hierbei üblicherweise wässrige Lösungen von Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Calciumhydroxid. Durch die Reduktion der Aldehydgruppe im Hydroxypivalinaldehyd bildet sich Neopentylglykol und Formaldehyd wird zu Ameisensäure oxidiert, so dass die entsprechenden Formate, wie Natriumformiat, Kaliumformiat oder Calciumformiat, als Koppelprodukte anfallen ( EP 0 769 000 A1 , WO 2000/058246 A1 ).However, the disadvantage of using alkali metal or alkaline earth metal hydroxides as base is the high salt content and contamination of the resulting aldol addition product with alkali metal or alkaline earth metal ions which are troublesome in the subsequent catalytic hydrogenation of hydroxypivalaldehyde to neopentyl glycol for the metal catalyst (US Pat. DE 1 768 274 A1 . DE 1 957 591 A1 ). However, it is also possible for the initially formed aldol addition product hydroxypivalaldehyde to react further in the presence of a stoichiometric amount of a base with one equivalent of formaldehyde in accordance with the Cannizzaro reaction. In this case, aqueous solutions of sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide are usually used. The reduction of the aldehyde group in the hydroxypivalaldehyde forms neopentyl glycol and formaldehyde is oxidized to formic acid, so that the corresponding formats, such as sodium formate, potassium formate or calcium formate, are obtained as by-products ( EP 0 769 000 A1 . WO 2000/058246 A1 ).

Die Aldoladdition von Isobutyraldehyd und Formaldehyd zu Hydroxipivalinaldehyd wird ebenfalls in Gegenwart katalytischer Mengen von tertiären Aminen durchgeführt. Man verwendet meist niedere tertiäre Alkylamine wie Trimethylamin, Triethylamin oder Tri-n-propylamin ( DE 1 957 591 A1 , US 4 855 515 , EP 0 522 369 A1 , WO 2010/079187 A1 , EP 1 752 439 A1 , DE 3 644 675 A1 ). Da der Aminkatalysator in dem erhaltenen organischen Reaktionsprodukt gelöst ist, ist zu seiner Abtrennung und Rückführung in die Aldoladditionsstufe ein hoher Destillationsaufwand zu betreiben. Auch neigen die tertiären Alkylamine in der nachfolgenden Hydrierung zu Polyolen zur Bildung von stickstoffhaltigen Zersetzungsprodukten, deren Anwesenheit selbst in geringen Spuren die Qualität des Polyols für viele Folgeanwendungen massiv beeinträchtigt. Bei der Aufarbeitung des Polyols ist daher eine nahezu vollständige Abtrennung stickstoffhaltiger Verunreinigungen sicherzustellen.The aldol addition of isobutyraldehyde and formaldehyde to hydroxypivalaldehyde is also carried out in the presence of catalytic amounts of tertiary amines. Usually lower tertiary alkylamines such as trimethylamine, triethylamine or tri-n-propylamine are used ( DE 1 957 591 A1 . US 4,855,515 . EP 0 522 369 A1 . WO 2010/079187 A1 . EP 1 752 439 A1 . DE 3 644 675 A1 ). Since the amine catalyst is dissolved in the organic reaction product obtained, a high distillation effort is required for its separation and recycling to the aldol addition stage. Also, in the subsequent hydrogenation to polyols, the tertiary alkylamines tend to form nitrogen-containing decomposition products, the presence of which, even in slight traces, massively affects the quality of the polyol for many subsequent applications. When working up the polyol, it is therefore necessary to ensure almost complete removal of nitrogen-containing contaminants.

Um die Abtrennung des basischen Katalysators von dem organischen Reaktionsprodukt zu erleichtern, wird ebenfalls der Einsatz fester, basischer Katalysatoren empfohlen. Als solche Katalysatoren werden beispielsweise makroporöse Ionenaustauscherharze verwendet, die basische tertiäre Aminogruppen tragen ( DE 1 957 591 A1 ). Es werden sowohl schwach als auch stark basische Ionenaustauscherharze beschrieben, die vorzugsweise auf einer Styrol-Divinylbenzol-Polymermatrix mit tertiären Aminogruppen als funktionelle Gruppen basieren ( EP 0 948 476 B1 , US 2 818 443 ). Vorzugsweise verwendet man schwach basische Ionenaustauscherharze ( WO 98/29374 A1 ). Nach WO 92/19579 A1 wird ein Gemisch aus tertiären Aminen und Metalloxiden der Elemente IB, IVA, IVB, VA, VB, VIB und VIII des Periodensystems der Elemente, insbesondere Titan und Chrom, als Katalysator für die Aldoladdition von Isobutyraldehyd und Formaldehyd verwendet. Obwohl sich das organische Reaktionsprodukt von dem oxidischen Feststoff leicht abfiltrieren lässt, sind aufwendige Aufarbeitungsmaßnahmen erforderlich, um die stickstoffhaltigen Verbindungen in ausreichendem Maße abzutrennen.In order to facilitate the separation of the basic catalyst from the organic reaction product, the use of solid, basic catalysts is also recommended. As such catalysts, for example, macroporous ion exchange resins are used which carry basic tertiary amino groups ( DE 1 957 591 A1 ). Both weakly and strongly basic ion exchange resins are described, which are preferably based on a styrene-divinylbenzene polymer matrix having tertiary amino groups as functional groups ( EP 0 948 476 B1 . US 2,818,443 ). Preferably, weakly basic ion exchange resins ( WO 98/29374 A1 ). To WO 92/19579 A1 a mixture of tertiary amines and metal oxides of the elements IB, IVA, IVB, VA, VB, VIB and VIII of the Periodic Table of the Elements, in particular titanium and chromium, used as a catalyst for the aldol addition of isobutyraldehyde and formaldehyde. Although the organic reaction product is easily filtered off from the oxidic solid, laborious work-up is required to sufficiently separate the nitrogen-containing compounds.

Die Verwendung von sauren Ionenaustauscherharzen für die Aldoladdition von Isobutyraldehyd mit Formaldehyd wird ebenfalls beschrieben. Nach DE 26 53 096 A1 verwendet man stark saure Kationenaustauscher, die durch Mischpolymerisation von Styrol und Polyvinylbenzol und anschließende Sulfonierung mit Schwefelsäure oder Oleum hergestellt werden. Die Aldoladdition erfolgt im Allgemeinen in einem Temperaturbereich von Normaldruck bis zur Siedetemperatur des Reaktionsgemisches, vorzugsweise zwischen 40 bis 95°C.The use of acidic ion exchange resins for the aldol addition of isobutyraldehyde with formaldehyde is also described. To DE 26 53 096 A1 strongly acidic cation exchangers are used which are prepared by copolymerization of styrene and polyvinylbenzene and subsequent sulfonation with sulfuric acid or oleum. The aldol addition is generally carried out in one Temperature range from atmospheric pressure to the boiling point of the reaction mixture, preferably between 40 to 95 ° C.

Das erhaltene Hydroxypivalinaldehyd kann außer durch die Cannizzaro-Reaktion durch die katalytische Hydrierung am Metallkontakt in Neopentylglykol überführt werden, die technisch in Form der Gasphasenhydrierung oder Flüssigphasenhydrierung ausgestaltet ist. Bei der Gasphasenvariante wird Hydroxypivalinaldehyd in einem der Hydrierstufe vorgeschalteten Verdampfer zunächst von Hochsiedern befreit. Die nachfolgende Hydrierung erfolgt vorzugsweise in Gegenwart von Raney-Nickel-Katalysatoren oder Trägerkatalysatoren auf Basis von Nickel, die zusätzlich noch weitere aktive Metalle wie Kupfer oder Chrom und darüber hinaus noch Aktivatoren enthalten können. Auf die Gasphasenvariante wird beispielsweise in EP 0 278 106 A1 , US 4,094,014 ; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Ausgabe, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Band 2, Seiten 50–52 ; Chemiker-Zeitung, 100. Jahrgang (1976) Nr. 12, Seiten 504–514 eingegangen.The Hydroxypivalinaldehyd obtained can be converted except in the Cannizzaro reaction by the catalytic hydrogenation on the metal contact in neopentyl glycol, which is technically designed in the form of gas phase hydrogenation or liquid phase hydrogenation. In the gas phase variant, hydroxypivalaldehyde is first freed from high boilers in an evaporator upstream of the hydrogenation stage. The subsequent hydrogenation is preferably carried out in the presence of Raney nickel catalysts or supported catalysts based on nickel, which may additionally contain other active metals such as copper or chromium and moreover activators. For example, in the gas phase variant EP 0 278 106 A1 . US 4,094,014 ; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, vol. 2, pp. 50-52 ; Chemiker-Zeitung, 100th Year (1976) No. 12, pages 504-514 received.

Nach EP 0 484 800 A2 erfolgt die Hydrierung von Hydroxypivalaldehyd in der Flüssigphase unter Verwendung von Katalysatoren auf Basis von Kupfer, Zink und Zirkonium. Ebenfalls wird die Verwendung von Kupferchromit-Katalysatoren mehrfach in der Flüssigphasenhydrierung beschrieben. Gemäß US 4,855,515 eignen sich mangandotierte und gemäß WO98/29374 A1 bariumdotierte Kupferchromit-Katalysatoren. Auch EP 0 522 368 A1 empfiehlt bei der Flüssigphasenhydrierung in Gegenwart von Wasser und eines niederen Alkohols die Verwendung von Kupferchromit-Katalysatoren.To EP 0 484 800 A2 Hydrogenation of hydroxypivalaldehyde occurs in the liquid phase using catalysts based on copper, zinc and zirconium. Also, the use of copper chromite catalysts is described several times in liquid phase hydrogenation. According to US 4,855,515 are suitable for manganese and according to WO98 / 29374 A1 barium-doped copper chromite catalysts. Also EP 0 522 368 A1 recommends the use of copper chromite catalysts in liquid phase hydrogenation in the presence of water and a lower alcohol.

Die Verwendung von basischen oder sauren Ionenaustauschern für die Umsetzung von Isobutyraldehyd und Formaldehyd zu Hydroxypivalinaldehyd hat den Vorteil, dass sich der feste Aldolisierungskatalysator von dem organischen Reaktionsprodukt durch einfache Filtration abtrennen lässt. Allerdings ist die thermische Stabilität der Ionenaustauscherharze eingeschränkt und der Stand der Technik empfiehlt eine Reaktionstemperatur bis zum Siedepunkt des Reaktionsgemisches.The use of basic or acidic ion exchangers for the conversion of isobutyraldehyde and formaldehyde to hydroxypivalaldehyde has the advantage that the solid aldolization catalyst can be separated from the organic reaction product by simple filtration. However, the thermal stability of the ion exchange resins is limited and the prior art recommends a reaction temperature up to the boiling point of the reaction mixture.

Neopentylglykol besitzt als technisch hergestelltes Produkt eine große wirtschaftliche Bedeutung und es besteht daher ein Bedarf, die bekannten Verfahren zur Neopentylglykolherstellung stets zu verbessern, sei es durch eine verbesserte Produktausbeute, durch eine bessere Anlagenausnutzung oder durch einen geringeren Energieeinsatz.Neopentyl glycol is of great commercial importance as a manufactured product and therefore there is a need to always improve the known processes for neopentyl glycol production, be it through improved product yield, better plant utilization or lower energy input.

Siril, Cross und Brown weisen im Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), Seiten 63–68 auf die geringe thermische Stabilität von sauren Ionenaustauscherharzen hin, die die Verwendung in katalytischen Prozessen einschränkt. Durch die Halogenierung des sulfonsauren Harzes kann die thermische Stabilität des sauren Ionenaustauschers verbessert werden. Derartig modifizierte Ionenaustauscher sind beispielsweise unter der Bezeichnung Amberlyst 70 der Firma Rohm and Haas kommerziell verfügbar. Es werden eine Reihe von katalytischen Prozessen in Gegenwart derartiger Ionenaustauscher beschrieben, beispielsweise die Isomerisierung von α-Pinen oder die Benzylierung von Toluol mit Benzylalkohol. Hinweise, solche temperaturstabilen Ionenaustauscherharze für die Aldoladditionsreaktion von Formaldehyd mit Isobutyraldehyd zu verwenden, werden im Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), Seiten 63–68 nicht erwähnt. Siril, Cross and Brown are featured in the Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), pages 63-68 to the low thermal stability of acidic ion exchange resins which limits their use in catalytic processes. The halogenation of the sulfonic acid resin can improve the thermal stability of the acidic ion exchanger. Such modified ion exchangers are commercially available, for example, under the name Amberlyst 70 from Rohm and Haas. A number of catalytic processes in the presence of such ion exchangers are described, for example the isomerization of α-pinene or the benzylation of toluene with benzyl alcohol. Hints to use such temperature-stable ion exchange resins for the aldol addition reaction of formaldehyde with isobutyraldehyde, are in Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), pages 63-68 not mentioned.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass Isobutyraldehyd und Formaldehyd bei über 100°C zu Hydroxypivalinaldehyd in guter Ausbeute reagieren, wenn die Aldoladdition in Gegenwart saurer Feststoffe durchgeführt wird. Das erhaltene Reaktionsprodukt wird anschließend in Gegenwart eines Hydrierkatalysators bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mit Wasserstoff zu Neopentylglykol umgesetzt.It has surprisingly been found that isobutyraldehyde and formaldehyde react at over 100 ° C to hydroxypivalaldehyde in good yield when the aldol addition is carried out in the presence of acidic solids. The resulting reaction product is then reacted in the presence of a hydrogenation catalyst at elevated pressure and elevated temperature with hydrogen to neopentyl glycol.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Neopentylglykol, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung von Iso-Butyraldehyd und Formaldehyd in Gegenwart eines sauren Feststoffes als Katalysator zum Hydroxypivalinaldehyd bei über 100°C erfolgt und der erhaltene Hydroxypivalinaldehyd mit Wasserstoff bei einer Temperatur von 80 bis 180°C und bei einem Druck von 2 bis 18 MPa in Gegenwart eines Hydrierkatalysators umgesetzt wird.The present invention therefore relates to a process for the preparation of neopentyl glycol, characterized in that the reaction of iso-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of an acidic solid as a catalyst for hydroxypivalaldehyde is carried out at above 100 ° C and hydroxypivalaldehyde obtained with hydrogen at a temperature of 80 is reacted to 180 ° C and at a pressure of 2 to 18 MPa in the presence of a hydrogenation catalyst.

Bei der Aldoladdition von iso-Butyraldehyd und Formaldehydlösung arbeitet man im Allgemeinen mit einer wässrigen Formaldehydlösung, die in Konzentrationen von 20 bis 50 Gew.-% kommerziell zur Verfügung steht. Die Reaktionstemperatur liegt bei über 100°C, vorzugsweise im Temperaturbereich von über 100°C bis 200°C, insbesondere von über 100°C bis 140°C.In the aldol addition of isobutyraldehyde and formaldehyde solution is generally carried out with an aqueous formaldehyde solution, which is commercially available in concentrations of 20 to 50 wt .-%. The reaction temperature is above 100 ° C., preferably in the temperature range from above 100 ° C. to 200 ° C., in particular from above 100 ° C. to 140 ° C.

Durch die erhöhte Reaktionstemperatur bilden vorteilhafterweise Isobutyraldehyd und die wässrige Formaldehydlösung eine homogene Phase, so dass der Stoffaustausch erleichtert wird. Die Aldoladdition erfolgt in einem geschlossenen Reaktionsgefäß unter dem sich einstellenden Eigendruck oder unter Anlegen eines Fremdgasdrucks, vorzugsweise eines Inertgasdrucks wie Stickstoffdruck oder Edelgasdruck, bis 5 MPa, vorzugsweise bis 3 MPa. Je Mol Isobutyraldehyd werden 0,9 bis 1,2, vorzugsweise 1 Mol Formaldehyd eingesetzt.Due to the increased reaction temperature advantageously form isobutyraldehyde and the aqueous formaldehyde solution a homogeneous phase, so that the mass transfer is facilitated. The aldol addition takes place in a closed reaction vessel under the autogenous autogenous pressure or by applying a foreign gas pressure, preferably an inert gas pressure such as nitrogen pressure or inert gas pressure, to 5 MPa, preferably to 3 MPa. 0.9 to 1.2, preferably 1 mole of formaldehyde are used per mole of isobutyraldehyde.

Neben dem Wasser aus der wässrigen Formaldehydlösung und geringen Anteilen an Methanol, das ebenfalls in der wässrigen Formaldehydlösung enthalten ist, wird gegebenenfalls der Reaktionsmischung noch ein Verdünnungsmittel, beispielsweise ein niederer Alkohol wie Methanol, Ethanol, n-Propanol oder Isobutanol, vorzugsweise Isobutanol, zugesetzt. Der iso-Butanolzusatz ist nicht zwingend erforderlich, falls jedoch iso-Butanol zugesetzt wird, liegt sein Gehalt in der Reaktionsmischung im Bereich von 15 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-%, bezogen auf den organischen Anteil im gesamten Reaktionsgemisch. Weitere Lösungs- und Verdünnungsmittel sind nicht erforderlich.In addition to the water from the aqueous formaldehyde solution and small amounts of methanol, which is likewise contained in the aqueous formaldehyde solution, a diluent, for example a lower alcohol such as methanol, ethanol, n-propanol or isobutanol, preferably isobutanol, is optionally added to the reaction mixture. The iso-butanol addition is not mandatory, but if iso-butanol is added, its content in the reaction mixture in the range of 15 to 30 wt .-%, preferably 15 to 25 wt .-%, based on the organic content in the whole reaction mixture. Further solvents and diluents are not required.

Bevorzugt wird dem Reaktionsgemisch jedoch kein Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel zugesetzt.Preferably, however, no solvent or diluent is added to the reaction mixture.

Die Aldoladditionsreaktion wird in Gegenwart sauer reagierender Feststoffe durchgeführt. Als solche Feststoffe eignen sich beispielsweise saure Metalloxide wie Aluminiumoxid oder saure Übergangsmetalloxide wie Wolframoxid auf Zirkoniumdioxid oder Molybdänoxid auf Zirkoniumdioxid. Ebenfalls geeignet sind natürliche oder silikatische Stoffe, wie Montmorillonit oder saure Zeolithe, beispielsweise vom Y-Typ, BEA-Typ, MFI-Typ oder Mordenit-Typ, die in technischen Mengen zur Verfügung stehen und beispielsweise bei der katalytischen Spaltung von Rohöl industriell eingesetzt werden. Auch kommerziell verfügbare Ionenaustauscher wie Amberlyst 15, Amberlyst 70, Amberlyst 36, Nafion oder Nafion-SAC können eingesetzt werden.The aldol addition reaction is carried out in the presence of acidic solids. As such solids, for example, acidic metal oxides such as alumina or acidic transition metal oxides such as tungsten oxide on zirconia or molybdenum oxide on zirconia are suitable. Also suitable are natural or siliceous materials, such as montmorillonite or acid zeolites, for example of the Y-type, BEA-type, MFI-type or mordenite-type, which are available in industrial quantities and are used industrially, for example, in the catalytic cracking of crude oil , Commercially available ion exchangers such as Amberlyst 15, Amberlyst 70, Amberlyst 36, Nafion or Nafion-SAC can also be used.

Die praktische Durchführung der Aldoladdition von Isobutyraldehyd und Formaldehyd kann in Suspension in einem Rührkessel oder in einer Rührkesselkaskade durchgeführt werden, wobei eine ausreichende Verteilung des Feststoffs in der Reaktionslösung sicherzustellen ist. Ebenfalls kann die Aldoladdition in einem Rohrreaktor an einem fest angeordneten Katalysatorbett nach der Rieselfahrweise oder Sumpffahrweise durchgeführt werden. Diese Variante in der Reaktionsführung erlaubt auf einfache Weise, aus dem abgeführten Reaktionsgemisch einen Teilstrom als Kreislaufstrom in den Reaktor zurückzuführen. Ansonsten wird bei Verwendung von in der Reaktionsmischung suspendierten Katalysatoren nach beendeter Reaktion der Aldolisierungskatalysator abfiltriert. Die Aldoladditionsreaktion kann sowohl absatzweise als auch kontinuierlich durchgeführt werden. Bei der diskontinuierlichen Verfahrensführung werden je 100 Gew.-Teile Reaktionsansatz 5 bis 25, vorzugsweise 10 bis 20 Teile sauer reagierende Feststoffe eingesetzt. Bei der kontinuierlichen Verfahrensführung hat sich eine Katalysatorbelastung V/Vh, ausgedrückt in Durchsatzvolumen pro Katalysatorvolumen und Zeit von 0,1 bis 1 h–1, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 h–1 als zweckmäßig erwiesen.The practical implementation of the aldol addition of isobutyraldehyde and formaldehyde can be carried out in suspension in a stirred tank or in a stirred tank cascade, wherein a sufficient distribution of the solid in the reaction solution is to be ensured. Likewise, the aldol addition can be carried out in a tubular reactor on a fixed catalyst bed by the trickle or sump procedure. This variant in the reaction procedure allows a simple way to return from the discharged reaction mixture a partial flow as a circulation stream in the reactor. Otherwise, when using catalysts suspended in the reaction mixture, the aldolization catalyst is filtered off after the end of the reaction. The aldol addition reaction can be carried out either batchwise or continuously. In the batchwise process, per 100 parts by weight of reaction mixture 5 to 25, preferably 10 to 20 parts of acidic solids used. In the continuous process, a catalyst load V / Vh, expressed in throughput volume per catalyst volume and time of 0.1 to 1 h -1 , preferably 0.2 to 0.5 h -1 has proved to be useful.

Nach beendeter Aldoladditionsreaktion lässt man die Reaktionslösung abkühlen, im Allgemeinen bis 60°C, und trennt den gegebenenfalls suspendierten Aldolisierungskatalysator und gegebenenfalls andere Feststoffe ab.After completion of the aldol addition reaction, the reaction solution is allowed to cool, generally to 60 ° C., and the optionally suspended aldolization catalyst and optionally other solids are separated off.

In einigen Fällen kann es sich als zweckmäßig erweisen, das organische Reaktionsprodukt mit einem Adsorbens zu behandeln, um für den Hydrierkatalysator schädliche Verunreinigungen zu entfernen. Als Adsorbentien eignen sich beispielsweise Aktivkohle, metallhaltige Feststoffe, wie nickelhaltige, molybdänhaltige, kupferhaltige Feststoffe, oberflächenreiche Polykieselsäuren wie Silicagele (Kiesel-Xerogele) oder mineralische Materialien, wie Tone oder Carbonate. Dabei kann die Behandlung des organischen Reaktionsproduktes mit dem Adsorbens über ein fest angeordnetes Reinigungsbett oder in Suspension erfolgen. Die Menge an Adsorbens, der Betrieb des Reinigungsbetts, wie Temperatur oder Belastung, kann durch Routineversuche ermittelt werden.In some cases, it may prove convenient to treat the organic reaction product with an adsorbent to remove harmful impurities for the hydrogenation catalyst. Suitable adsorbents are, for example, activated carbon, metal-containing solids, such as nickel-containing, molybdenum-containing, copper-containing solids, surface-rich polysilicic acids such as silica gels (silica xerogels) or mineral materials, such as clays or carbonates. The treatment of the organic reaction product with the adsorbent can take place via a fixed cleaning bed or in suspension. The amount of adsorbent, the operation of the cleaning bed, such as temperature or load, can be determined by routine experimentation.

Das nach der Aldoladdition und Katalysatorabtrennung anfallende Rohgemisch wird, gegebenenfalls nach destillativer oder extraktiver Abtrennung von flüchtigen Bestandteilen wie Wasser, Methanol, Isobutanol und Restmengen an Formaldehyd, Isobutyraldehyd oder aber ohne vorherige Auftrennung mit Wasserstoff am Metallkontakt zu Neopentylglykol hydriert. Die Hydrierung kann in Form einer Gasphasenvariante oder in Form einer Flüssigphasenvariante ausgestaltet werden.The crude mixture obtained after the aldol addition and catalyst removal is hydrogenated, optionally after distillative or extractive removal of volatile constituents such as water, methanol, isobutanol and residual amounts of formaldehyde, isobutyraldehyde or without prior separation with hydrogen on the metal contact to neopentyl glycol. The hydrogenation can be designed in the form of a gas phase variant or in the form of a liquid phase variant.

Bei der Gasphasenvariante wird das Hydroxypivalinaldehyd enthaltende organische Rohprodukt auf eine Verdampfereinrichtung gegeben, die im Allgemeinen bei Temperaturen von 140 bis 190°C unter Normaldruck bis hin zu einem Überdruck von 0,3 MPa betrieben wird. Hochsieder fallen im Verdampfer als Rückstand an und werden aus dem Verfahren ausgeschleust. Bei den Hochsiedern handelt es sich um sauerstoffhaltige Verbindungen wie Ester oder cyclische Acetale, in denen Äquivalente des Neopentylglykols chemisch gebunden sind. In den Hochsiedern ist der Anteil an Mono- und Di-iso-Buttersäureestern des Neopentylglykols sowie an dem aus Hydroxypivalinaldehyd nach der Tischtschenko-Reaktion gebildeten Disproportionierungsprodukt Neopentylglykolmonohydroxypivalinsäureester besonders hoch.In the gas phase variant, the hydroxypivalaldehyde-containing organic crude product is added to an evaporator, which is generally operated at temperatures of 140 to 190 ° C under atmospheric pressure up to an overpressure of 0.3 MPa. High boilers fall in the evaporator as a residue and are discharged from the process. The high boilers are oxygenated compounds such as esters or cyclic acetals in which equivalents of neopentyl glycol are chemical are bound. In the high boilers, the proportion of mono- and di-iso-butyric acid esters of neopentyl glycol as well as on the disproportionation product Neopentylglykolmonohydroxypivalinsäureester formed from Hydroxypivalinaldehyd after the Tishchenko reaction is particularly high.

Der flüchtige Verdampferabzug enthält im Wesentlichen Hydroxypivalinaldehyd und, je nach optionaler Aufarbeitung des rohen Aldoladditionsgemisches, Wasser, das Verdünnungsmittel, falls zugesetzt, weitere flüchtige Anteile, wie Methanol aus der Formaldehydstabilisierung. Die Gasphasenhydrierung wird üblicherweise kontinuierlich betrieben.The volatile evaporator effluent essentially contains hydroxypivalaldehyde and, depending on the optional work-up of the crude aldol addition mixture, water, the diluent, if added, further volatiles, such as methanol from the formaldehyde stabilization. The gas phase hydrogenation is usually operated continuously.

Bei der Flüssigphasenhydrierung wird mit in der organischen Phase suspendierten Katalysatoren gearbeitet, die durch intensives Rühren in der flüssigen organischen Phase verteilt werden. Daneben kann auch an fest angeordneten Katalysatoren in einem Rohrreaktor nach der Sumpf- oder Rieselfahrweise verfahren werden. Die Flüssigphasenhydrierung kann sowohl kontinuierlich oder absatzweise durchgeführt werden.In the liquid phase hydrogenation is carried out with suspended in the organic phase catalysts, which are distributed by intensive stirring in the liquid organic phase. In addition, it is also possible to proceed on fixed catalysts in a tubular reactor by the sump or trickle method. The liquid phase hydrogenation can be carried out either continuously or batchwise.

Als Hydrierkatalysatoren eignen sich die aus dem Stand der Technik zur Hydrierung von Hydroxypivalinaldehyd bekannten Hydrierkatalysatoren auf Basis von Kupfer, Kobalt, Chrom, Mangan, Nickel oder Zink. Auch Katalysatoren von Übergangsmetallen wie Palladium, Ruthenium, Platin, Rhodium oder Wolfram können eingesetzt werden. Sie können als Vollkatalysatoren oder als Trägerkatalysatoren mit geeigneten Trägermaterialien, wie Aktivkohle, Kieselguhr, Kieselgel, Aluminiumoxid oder Zirkoniumdioxid als Pulver oder in Form von Tabletten, Sternen, Strängen, Ringen oder anderen Teilchen von verhältnismäßig großer Oberfläche verwendet werden.Suitable hydrogenation catalysts are the hydrogenation catalysts known from the prior art for the hydrogenation of hydroxypivalaldehyde based on copper, cobalt, chromium, manganese, nickel or zinc. Also catalysts of transition metals such as palladium, ruthenium, platinum, rhodium or tungsten can be used. They may be used as unsupported catalysts or as supported catalysts with suitable support materials such as activated carbon, kieselguhr, silica gel, alumina or zirconia as powder or in the form of tablets, stars, strands, rings or other particles of relatively large surface area.

Insbesondere eignen sich Kupferchromit-Katalysatoren, die noch weitere Metalle, wie Barium, Cadmium, Magnesium, Mangan und/oder ein seltenes Erdmetall, als Aktivatoren enthalten. Auch Nickelkatalysatoren werden bevorzugt, beispielsweise Raney-Nickel oder geträgerte Nickelkatalysatoren, die in einer Menge von etwa 5 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 65 Gew.-% und insbesondere etwa 20 bis 60 Gew.-% Nickel enthalten, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. Als Katalysatorträger eignen sich alle herkömmlichen Trägermaterialien, zum Beispiel Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrate in ihren verschiedenen Erscheinungsformen, Siliciumdioxid, Polykieselsäuren (Kieselgele), einschließlich Kieselgur, Kieselxerogele, Magnesiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumdioxid und Aktivkohle. Neben den Hauptkomponenten Nickel und Trägermaterial können die Katalysatoren noch Zusatzstoffe in untergeordneten Mengen enthalten, die zum Beispiel der Verbesserung ihrer Hydrieraktivität und/oder ihrer Standzeit und/oder ihrer Selektivität dienen. Derartige Zusatzstoffe sind bekannt, zu ihnen gehören zum Beispiel die Oxide des Natriums, Kaliums, Magnesiums, Calciums, Bariums, Zinks, Aluminiums, Zirkoniums und Chroms. Sie werden dem Katalysator im Allgemeinen in einem Anteil von insgesamt 0,1 bis 50 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile Nickel, zugesetzt.In particular, copper chromite catalysts containing even more metals, such as barium, cadmium, magnesium, manganese and / or a rare earth metal, as activators are suitable. Also, nickel catalysts are preferred, for example Raney nickel or supported nickel catalysts, which contain in an amount of about 5 to 70 wt .-%, preferably about 10 to about 65 wt .-% and in particular about 20 to 60 wt .-% nickel, in each case based on the total weight of the catalyst. Suitable catalyst supports are any conventional support materials, for example, alumina, alumina hydrates in their various forms, silica, polysilicic acids (silica gels) including kieselguhr, silica xerogels, magnesia, zinc oxide, zirconia, and activated carbon. In addition to the main components nickel and support material, the catalysts may also contain additives in minor amounts which serve, for example, to improve their hydrogenation activity and / or their service life and / or their selectivity. Such additives are known, including, for example, the oxides of sodium, potassium, magnesium, calcium, barium, zinc, aluminum, zirconium and chromium. They are generally added to the catalyst in a proportion of 0.1 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of nickel.

Die Hydrierung des rohen Hydroxypivalinaldehyds wird bei einer Temperatur von 80 bis 180°C, vorzugsweise von 110 bis 140°C durchgeführt. Der Druck beträgt 2 bis 18 MPa, vorzugsweise 3 bis 10 MPa. Besonders bewähren sich eine Temperatur von 110 bis 140°C und ein Druck von 3 bis 10 MPa. Bei noch niedrigeren Drücken wird keine zufriedenstellende Hydrierung des Hydroxypivalinaldehyds mehr beobachtet.The hydrogenation of the crude hydroxypivalaldehyde is carried out at a temperature of from 80 to 180 ° C, preferably from 110 to 140 ° C. The pressure is 2 to 18 MPa, preferably 3 to 10 MPa. Especially a temperature of 110 to 140 ° C and a pressure of 3 to 10 MPa prove. At even lower pressures, satisfactory hydrogenation of the hydroxypivalaldehyde is no longer observed.

Die Hydrierung erfolgt vorzugsweise mit reinem Wasserstoff. Es können jedoch auch Gemische verwendet werden, die freien Wasserstoff und daneben unter den Hydrierbedingungen inerte Bestandteile enthalten.The hydrogenation is preferably carried out with pure hydrogen. However, it is also possible to use mixtures which contain free hydrogen and, in addition, inert constituents under the hydrogenation conditions.

Die Gewinnung des reinen Neopentylglykols aus dem hydrierten Reaktionsgemisch erfolgt nach konventionellen Destillationsverfahren. Dabei abgetrenntes Lösungs- oder Verdünnungsmittel kann wieder in die Aldoladditionsstufe und/oder in die Hydrierstufe zurückgeführt werden.The recovery of pure neopentyl glycol from the hydrogenated reaction mixture is carried out by conventional distillation methods. Separated solvent or diluent can be recycled back to the aldol addition stage and / or to the hydrogenation stage.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Aldoladdition von Formaldehyd und Isobutyraldehyd in Gegenwart sauer reagierender Feststoffe bei Temperaturen oberhalb von 100°C durchgeführt. Bei dieser Verfahrensführung bildet sich aus der wässrigen Formaldehydlösung und dem organischen Isobutyraldehyd im Reaktionsgefäß eine homogene Lösung, die in Gegenwart des festen Aldolisierungskatalysators abreagiert. Nach Beendigung der Adoladdition kann das flüssige Reaktionsgemisch auf einfache Weise von dem festen sauer reagierenden Aldolisierungskatalysator abgetrennt werden.According to the novel process, the aldol addition of formaldehyde and isobutyraldehyde is carried out in the presence of acidic solids at temperatures above 100.degree. In this procedure, a homogeneous solution is formed from the aqueous formaldehyde solution and the organic isobutyraldehyde in the reaction vessel, which reacts in the presence of the solid aldolization catalyst. After completion of the adol addition, the liquid reaction mixture can be easily separated from the solid acidic aldolization catalyst.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand einiger Beispiele näher erläutert.In the following, the method according to the invention will be explained in more detail with reference to a few examples.

Beispiele Examples

Beispiel 1example 1

Herstellung von Neopentylglykol (NPG)Preparation of Neopentylglycol (NPG)

125 g Isobutyraldehyd, 140 g wässrige Formaldehydlösung (35,9%ige wässrige Lösung) und 37,5 g Amberlyst 15 wet (Hersteller: The Dow Chemicals, USA) wurden unter Stickstoff als Schutzgas in einem Autoklaven vorgelegt. Anschließend wurde der Druck auf 5 MPa durch Zufuhr von Stickstoff erhöht und der Autoklav auf 120°C erhitzt. Nach Erreichen von 120°C wurde die Reaktionsmischung noch eine Stunde bei diesen Versuchsbedingungen belassen.125 g of isobutyraldehyde, 140 g of aqueous formaldehyde solution (35.9% strength aqueous solution) and 37.5 g of Amberlyst 15 wet (manufacturer: The Dow Chemicals, USA) were initially introduced under nitrogen as protective gas in an autoclave. Subsequently, the pressure was increased to 5 MPa by adding nitrogen and the autoclave was heated to 120 ° C. After reaching 120 ° C, the reaction mixture was left for one hour under these experimental conditions.

Anschließend wurde der Reaktionsansatz abgekühlt, entspannt und ausgebaut und vom Amberlyst 15wet abfiltriert. Das erhaltene Reaktionsprodukt wurde anschließend ohne weitere Reinigung bei 130°C und 8 MPa Wasserstoffdruck in Gegenwart von fünf Gewichtsprozenten eines 5% Ru/C Katalysators für 2 Stunden in einem Autoklaven hydriert. Das Reaktionsgemisch wies folgende Zusammensetzung auf, wobei der organische Anteil gaschromatographisch untersucht wurde: Tabelle 1: Zusammensetzung des Hydrierguts in Gew.-% Methanol 1,5% Isobutanol 1,7% Cyclisches Acetal NPG/Formalin 0,2% Neopentylglykol 58,8% NPG-mono-isobutyrat 0,3% Tischtschenkoester* 2,8% Wasser 34,7% Summe 100,0% *Tischtschenkoester: 2,2-Dimethyl-1,3-propandiolmonohydroxypivalinsäureesterThe reaction mixture was then cooled, expanded and removed and filtered off from the Amberlyst 15wet. The resulting reaction product was then hydrogenated without further purification at 130 ° C and 8 MPa hydrogen pressure in the presence of five weight percent of a 5% Ru / C catalyst for 2 hours in an autoclave. The reaction mixture had the following composition, the organic fraction being analyzed by gas chromatography: TABLE 1 Composition of the hydrogenation product in% by weight methanol 1,5% isobutanol 1.7% Cyclic acetal NPG / formalin 0.2% neopentylglycol 58.8% NPG-mono isobutyrate 0.3% Schenk served Oester * 2.8% water 34.7% total 100.0% * Tishchenkoester: 2,2-Dimethyl-1,3-propandiolmonohydroxypivalinsäureester

Die Ausbeute an NPG bezogen auf Isobutyraldehyd beträgt über beide Stufen 91,7% der Theorie.The yield of NPG based on isobutyraldehyde is 91.7% of theory over both stages.

Beispiel 2Example 2

Katalysatorscreeningcatalyst screening

Analog zu Beispiel 1 wurden weitere saure Katalysatoren getestet. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt: Tabelle 2: Austestung von sauren Katalysatoren in der Aldoladdition von Isobutyraldehyd mit Formaldehyd und nachfolgende Hydrierung Katalysator Ausbeute an NPG bezogen auf Isobutyraldehyd [%] Zeolith H-Y (CBV 600, Zeolyst) 48,6 Zeolith H-BEA (Zeochem) 56,1 Zeolith H-ZSM5 (Zeochem) 81,1 Zeolith H-MOR (Zeochem) 67,3 Wolframoxid auf Zirkoniumdioxid (Saint-Gobain) 40,2 Nafion SAC 13 (BASF) 67,8 Amberlyst 70 (The Dow Chemicals) 85,9 Amberlyst 36 (The Dow Chemicals) 89,2 Sial 3113 (W. C. Grace) 37,4 Analogous to Example 1, further acidic catalysts were tested. The following results were obtained: Table 2: Testing of acidic catalysts in the aldol addition of isobutyraldehyde with formaldehyde and subsequent hydrogenation catalyst Yield of NPG based on isobutyraldehyde [%] Zeolite HY (CBV 600, Zeolyst) 48.6 Zeolite H-BEA (Zeochem) 56.1 Zeolite H-ZSM5 (Zeochem) 81.1 Zeolite H-MOR (Zeochem) 67.3 Tungsten oxide on zirconium dioxide (Saint-Gobain) 40.2 Nafion SAC 13 (BASF) 67.8 Amberlyst 70 (The Dow Chemicals) 85.9 Amberlyst 36 (The Dow Chemicals) 89.2 Sial 3113 (WC Grace) 37.4

Beispiel 3Example 3

Herstellung von Neopentylglykol im FestbettreaktorPreparation of neopentyl glycol in a fixed bed reactor

Kontinuierliche AldoladditionContinuous aldol addition

Ein Rohrreaktor mit 600 mL Fassungsvolumen wurde mit Amberlyst 70 (The Dow Chemicals) befüllt. Isobutyraldehyd und Formaldehyd als 49%ige wässrige Lösung wurden am Sumpf des Reaktors kontinuierlich zugeführt. Am Kopf des Reaktors wurde das Reaktionsgemisch entnommen und in eine drucklose Vorlage überführt. Die Verfahrensführung erfolgte unter Stickstoffdruck und der Druck wurde durch einen Überströmer geregelt. Die Versuchsbedingungen wurden wie folgt eingestellt: Temperatur [°C] Einsatz Isobutyraldehyd [mL/h] Einsatz; 49%-ige wässrige Formaldehydlösung [mL/h] Druck [MPa] 190 122,5 76,0 3,5 A 600 mL tube volume tubular reactor was charged with Amberlyst 70 (The Dow Chemicals). Isobutyraldehyde and formaldehyde as a 49% aqueous solution were fed continuously at the bottom of the reactor. At the top of the reactor, the reaction mixture was removed and transferred to a non-pressurized template. The process was carried out under nitrogen pressure and the pressure was controlled by an overflow. The experimental conditions were set as follows: Temperature [° C] Use of isobutyraldehyde [mL / h] Commitment; 49% aqueous formaldehyde solution [mL / h] Pressure [MPa] 190 122.5 76.0 3.5

Katalytische HydrierungCatalytic hydrogenation

Das so erhaltene Reaktionsgemisch wurde analog zu den Bedingungen von Beispiel 1 im Autoklaven hydriert. Dabei wurde eine Ausbeute an NPG von 49% bezogen auf Isobutyraldehyd erzielt.The reaction mixture thus obtained was hydrogenated analogously to the conditions of Example 1 in an autoclave. In this case, a yield of NPG of 49% based on isobutyraldehyde was achieved.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 1768274 A1 [0004] DE 1768274 A1 [0004]
  • DE 1957591 A1 [0004, 0005, 0006] DE 1957591 A1 [0004, 0005, 0006]
  • EP 0769000 A1 [0004] EP 0769000 A1 [0004]
  • WO 2000/058246 A1 [0004] WO 2000/058246 A1 [0004]
  • US 4855515 [0005, 0009] US 4855515 [0005, 0009]
  • EP 0522369 A1 [0005] EP 0522369 A1 [0005]
  • WO 2010/079187 A1 [0005] WO 2010/079187 A1 [0005]
  • EP 1752439 A1 [0005] EP 1752439 A1 [0005]
  • DE 3644675 A1 [0005] DE 3644675 A1 [0005]
  • EP 0948476 B1 [0006] EP 0948476 B1 [0006]
  • US 2818443 [0006] US Pat. No. 2,818,444 [0006]
  • WO 98/29374 A1 [0006, 0009] WO 98/29374 A1 [0006, 0009]
  • WO 92/19579 A1 [0006] WO 92/19579 A1 [0006]
  • DE 2653096 A1 [0007] DE 2653096 A1 [0007]
  • EP 0278106 A1 [0008] EP 0278106 A1 [0008]
  • US 4094014 [0008] US 4094014 [0008]
  • EP 0484800 A2 [0009] EP 0484800 A2 [0009]
  • EP 0522368 A1 [0009] EP 0522368 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Chemiker-Zeitung, 100. Jahrgang (1976) Nr. 12, Seiten 504–514 [0002] Chemiker-Zeitung, 100th Year (1976) No. 12, pages 504-514 [0002]
  • Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Ausgabe, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Band 2, Seiten 50–52 [0002] Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, vol. 2, pp. 50-52 [0002]
  • Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Ausgabe, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Band 2, Seiten 50–52 [0008] Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, vol. 2, pp. 50-52 [0008]
  • Chemiker-Zeitung, 100. Jahrgang (1976) Nr. 12, Seiten 504–514 [0008] Chemiker-Zeitung, 100th year (1976) No. 12, pages 504-514 [0008]
  • Siril, Cross und Brown weisen im Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), Seiten 63–68 [0012] Siril, Cross and Brown are featured in the Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), pages 63-68 [0012]
  • Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), Seiten 63–68 [0012] Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), pages 63-68 [0012]

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung von Neopentylglykol, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung von Iso-Butyraldehyd und Formaldehyd in Gegenwart eines sauren Feststoffes als Katalysator zum Hydroxypivalinaldehyd bei über 100°C erfolgt und der erhaltene Hydroxypivalinaldehyd mit Wasserstoff bei einer Temperatur von 80 bis 180°C und bei einem Druck von 2 bis 18 MPa in Gegenwart eines Hydrierkatalysators umgesetzt wird.A process for the preparation of neopentyl glycol, characterized in that the reaction of iso-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of an acidic solid as a catalyst for hydroxypivalaldehyde is carried out at above 100 ° C and hydroxypivalaldehyde obtained with hydrogen at a temperature of 80 to 180 ° C and at is reacted at a pressure of 2 to 18 MPa in the presence of a hydrogenation catalyst. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung von Isobutyraldehyd und Formaldehyd bei einer Temperatur von über 100°C bis 200°C, vorzugsweise von über 100 bis 140°C erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the reaction of isobutyraldehyde and formaldehyde at a temperature of about 100 ° C to 200 ° C, preferably from about 100 to 140 ° C. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als sauren Feststoff saure Metalloxide, saure Übergangsmetalloxide, saure Zeolithe, saure silikatische Stoffe oder saure Ionenaustauscher verwendet.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the acidic solid used is acidic metal oxides, acidic transition metal oxides, acidic zeolites, acidic silicatic substances or acidic ion exchangers. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung von Isobutyraldehyd mit einer wässrigen Formaldehydlösung erfolgt.Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the reaction of isobutyraldehyde with an aqueous formaldehyde solution. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung von Isobutyraldehyd mit Formaldehyd unter Zusatz eines Verdünnungsmittels erfolgt.Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the reaction of isobutyraldehyde with formaldehyde is carried out with the addition of a diluent. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Umsetzung von Isobutyraldehyd mit Formaldehyd das Reaktionsprodukt mit einem Adsorbens behandelt.Process according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that, after the reaction of isobutyraldehyde with formaldehyde, the reaction product is treated with an adsorbent. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als Adsorbens Aktivkohle, molybdänhaltige, nickelhaltige, kupferhaltige Feststoffe, oberflächenreiche Polykieselsäuren oder mineralische Materialien verwendet.Process according to Claim 6, characterized in that activated carbon, molybdenum-containing, nickel-containing, copper-containing solids, surface-rich polysilicic acids or mineral materials are used as the adsorbent. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als Hydrierkatalysator einen Nickelkatalysator oder einen Kupfer-Chromitkatalysator verwendet.Process according to one or more of Claims 1 to 7, characterized in that the hydrogenation catalyst used is a nickel catalyst or a copper-chromite catalyst. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung bei einer Temperatur von 110°C bis 140°C und bei einem Druck von 3 bis 10 MPa durchgeführt wird.Method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the hydrogenation is carried out at a temperature of 110 ° C to 140 ° C and at a pressure of 3 to 10 MPa.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105664956A (en) * 2016-01-07 2016-06-15 上海华谊(集团)公司 Catalyst for preparing neopentyl glycol through hydrogenation of hydroxyl pivalaldehyde and preparing method thereof, and method

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2818443A (en) 1955-01-17 1957-12-31 Celanese Corp Polyhydroxy compounds via anion-exchange resin catalyzed aldehyde condensation and subsequent hydrogenation
DE1957591A1 (en) 1969-11-15 1971-05-27 Basf Ag Process for the preparation of 2,2-dimethylpropanediol
DE1768274A1 (en) 1968-04-24 1971-10-28 Hoechst Ag Process for the continuous production of hydroxypivalaldehyde
DE2653096A1 (en) 1976-11-23 1978-05-24 Bayer Ag PROCESS FOR THE PREPARATION OF 2,2-DISUBSTITUTED PROPANE-1,3-DIOLS
US4094014A (en) 1976-10-29 1978-06-13 Schroeder Charles W Workman's glove
DE3644675A1 (en) 1986-12-30 1988-07-14 Ruhrchemie Ag METHOD FOR PRODUCING 2,2-DIMETHYLPROPANDIOL- (1,3)
US4855515A (en) 1987-08-12 1989-08-08 Eastman Kodak Company Process for the production of neopentyl glycol
EP0484800A2 (en) 1990-11-06 1992-05-13 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for producing neopentyl glycol
WO1992019579A1 (en) 1991-04-26 1992-11-12 Aristech Chemical Corporation Manufacture of neopentyl glycol (i)
EP0522368A1 (en) 1991-06-28 1993-01-13 Aristech Chemical Corporation Manufacture of neopentyl glycol (IV)
EP0522369A1 (en) 1991-06-28 1993-01-13 Mitsubishi Materials Corporation Target units and a method of fabricating the same
EP0769000A1 (en) 1994-07-04 1997-04-23 Perstorp Ab A process (ii) for making potassium formate
WO1998029374A1 (en) 1996-12-30 1998-07-09 Neste Chemicals Oy Process for the preparation of polyvalent alcohols
WO2000058246A1 (en) 1999-03-31 2000-10-05 Perstorp Ab A formaldehyde and formate reduced polyol process
EP1752439A1 (en) 2005-08-08 2007-02-14 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Method of producing high-purity hydroxypivalaldehyde and/or dimer thereof
WO2010079187A1 (en) 2009-01-12 2010-07-15 Basf Se Method for producing polymethylols

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2818443A (en) 1955-01-17 1957-12-31 Celanese Corp Polyhydroxy compounds via anion-exchange resin catalyzed aldehyde condensation and subsequent hydrogenation
DE1768274A1 (en) 1968-04-24 1971-10-28 Hoechst Ag Process for the continuous production of hydroxypivalaldehyde
DE1957591A1 (en) 1969-11-15 1971-05-27 Basf Ag Process for the preparation of 2,2-dimethylpropanediol
US4094014A (en) 1976-10-29 1978-06-13 Schroeder Charles W Workman's glove
DE2653096A1 (en) 1976-11-23 1978-05-24 Bayer Ag PROCESS FOR THE PREPARATION OF 2,2-DISUBSTITUTED PROPANE-1,3-DIOLS
DE3644675A1 (en) 1986-12-30 1988-07-14 Ruhrchemie Ag METHOD FOR PRODUCING 2,2-DIMETHYLPROPANDIOL- (1,3)
EP0278106A1 (en) 1986-12-30 1988-08-17 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the manufacture of 2,2-dimethylpropan-1,3-diol
US4855515A (en) 1987-08-12 1989-08-08 Eastman Kodak Company Process for the production of neopentyl glycol
EP0484800A2 (en) 1990-11-06 1992-05-13 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for producing neopentyl glycol
WO1992019579A1 (en) 1991-04-26 1992-11-12 Aristech Chemical Corporation Manufacture of neopentyl glycol (i)
EP0522368A1 (en) 1991-06-28 1993-01-13 Aristech Chemical Corporation Manufacture of neopentyl glycol (IV)
EP0522369A1 (en) 1991-06-28 1993-01-13 Mitsubishi Materials Corporation Target units and a method of fabricating the same
EP0769000A1 (en) 1994-07-04 1997-04-23 Perstorp Ab A process (ii) for making potassium formate
WO1998029374A1 (en) 1996-12-30 1998-07-09 Neste Chemicals Oy Process for the preparation of polyvalent alcohols
EP0948476B1 (en) 1996-12-30 2003-06-11 Dynea Chemicals OY Process for the preparation of polyvalent alcohols
WO2000058246A1 (en) 1999-03-31 2000-10-05 Perstorp Ab A formaldehyde and formate reduced polyol process
EP1752439A1 (en) 2005-08-08 2007-02-14 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Method of producing high-purity hydroxypivalaldehyde and/or dimer thereof
WO2010079187A1 (en) 2009-01-12 2010-07-15 Basf Se Method for producing polymethylols

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[2] DUMITRIU, Emil [et al.]: The aldol condensation of lower aldehydes over MFI zeolites with different acidic properties. In Microporous and Mesoporous Materials, Vol. 43, 2001, S. 341-359. *
[3]DEUTSCHMANN, Olaf [et al.] Heterogeneous Catalysis and Solid Catalysts, 2 Development and Types of Solid Catalysts *
Chemiker-Zeitung, 100. Jahrgang (1976) Nr. 12, Seiten 504-514
Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), Seiten 63-68
Siril, Cross und Brown weisen im Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 29 (2008), Seiten 63-68
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Ausgabe, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Band 2, Seiten 50-52

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105664956A (en) * 2016-01-07 2016-06-15 上海华谊(集团)公司 Catalyst for preparing neopentyl glycol through hydrogenation of hydroxyl pivalaldehyde and preparing method thereof, and method

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