DE1065829B - Process for the production of oxygen-containing organic compounds - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Herstellung von sauerstoffhaltigen Verbindungen, insbesondere Aldehyden, durch Umsetzung einer olefinisch ungesättigten Verbindung mit einer Mischung von Kohlenoxyd und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur und Druck in Gegenwart eines Kobalt enthaltenden Katalysators ist vielseitig bekannt. Bei dieser Synthese verwendete man bereits Katalysatoren aus Kobaltcarbonat, Kobaltoxyd oder Kobaltcarbonyl. Aus Kobaltverbindungen bestehende Katalysatoren bilden dabei in den ersten Stadien des Prozesses offenbar Kobaltcarbonyl. Die Hydroformylierung wird dann anschließend durch gebildetes Kobaltcarbonyl als aktiven Katalysator gefördert. Kobaltcarbonyl von vornherein als Katalysator zu verwenden, bringt infolge seiner toxischen Natur und seiner Instabilität viele Nachteile.The production of oxygen-containing compounds, in particular aldehydes, by reacting an olefinically unsaturated compound with a mixture of carbon oxide and hydrogen at elevated temperature and pressure in the presence of a cobalt-containing one The catalyst is well known. Catalysts have already been used in this synthesis from cobalt carbonate, cobalt oxide or cobalt carbonyl. Catalysts consisting of cobalt compounds apparently form cobalt carbonyl in the first stages of the process. The hydroformylation will then subsequently promoted by the cobalt carbonyl formed as an active catalyst. Cobalt carbonyl of Using it as a catalyst in the first place brings about its toxic nature and instability many disadvantages.
Es wurde nun gefunden, daß man bei dem beanspruchten Verfahren mit Kobaltoxyd als Katalysator zu ausgezeichneten Ergebnissen kommt, wenn man hierbei ein Kobaltoxyd benutzt, welches man vorher durch thermische Zersetzung aus Kobaltcarbonat bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur von 370 bis 425° C erhalten hat.It has now been found that cobalt oxide is used as the catalyst in the claimed process Excellent results can be obtained if you use a cobalt oxide which you previously used by thermal decomposition from cobalt carbonate at a relatively low temperature of 370 to 425 ° C.
Für die Umwandlung von Kobaltoxyd in das wirksane Kobaltcarbonyl ist offenbar eine besondere Beschaffenheit de^ Kobaltoxydes von großer Bedeutung, wie sich aus folgenden Versuchen ergibt:The conversion of cobalt oxide into the active cobalt carbonyl is evidently of a special nature de ^ cobalt oxide of great importance, as can be seen from the following experiments:
!.Verbuch. Handelsübliches reines Kobaltcarbonat wurde in einem Stahlautoklav bei einer Temperatur von 85 bis 120° C und einem Druck von 230 atü dem Einfluß einer Svnthesegasmischung, bestehend aus Kohleninonoxyd und Wasserstoff, ausgesetzt. Das Gefaßt wurde dann geöffnet. Die Analyse ergab, daß sich 72% Kobaltcarbonyl gebildet hatten.! .Book. Commercially available pure cobalt carbonate was in a steel autoclave at a temperature of 85 to 120 ° C and a pressure of 230 atmospheres Influence of a synthetic gas mixture, consisting of carbon monoxide and hydrogen, exposed. The captured was then opened. The analysis indicated that 72% cobalt carbonyl had formed.
2. Versuch. Der Versuch wurde gleichzeitig, gleich lange und unter völlig gleichen Bedingungen durchgeführt wie der dritte Versuch, wobei jedoch an Stelle des Kobaltcarbonats ein Kobaltoxyd verwendet wurde, daß gemäß der Erfindung durch Rösten des Kobaltcarbonats während einer Zeit von 8 Stunden an der Luft bei 370 bis 425° C gewonnen war. Die Analyse dieses Versuches ergab, daß sich 95 0Zo des Kobaltoxydes in Kobaltcarbonyl umgewandelt hatten.Second attempt. The experiment was carried out at the same time, for the same length of time and under exactly the same conditions as the third experiment, but instead of the cobalt carbonate a cobalt oxide was used that according to the invention by roasting the cobalt carbonate for a period of 8 hours in air at 370 to 425 ° C was won. The analysis of this experiment showed that 95 0 Zo of the cobalt oxide had been converted into cobalt carbonyl.
Diese und zahlreiche andere von dem Erfinder durchgeführten Vergleichsversuche zeigen, daß durchaus nicht alle Kobaltverbindungen als Carbonylbildvngsmittel äquivalent sind, nicht einmal für Kobaltcarbonat und Kobaltoxyd ist dies der Fall.These and numerous other comparative tests carried out by the inventor show that absolutely not all cobalt compounds are equivalent as carbonyl forming agents, not even for This is the case with cobalt carbonate and cobalt oxide.
Bei dem beanspruchten Verfahren wird die Umsetzung im allgemeinen in flüssiger Phase bei einer Temperatur zwischen 130 und 250° C durchgeführt und bei einem Druck zwischen 140 und 630 kg/cm3. Die Reaktionsteiliiehmer können ennveder als Charge oder intermittierend oder kontinuierlich in ein Reak-Verfahren zur HerstellungIn the claimed process, the reaction is generally carried out in the liquid phase at a temperature between 130 and 250 ° C. and at a pressure between 140 and 630 kg / cm 3 . The reaction participants can either be used as a batch or intermittently or continuously in a reacting process for production
von sauerstoffhaltigen organischenof oxygen-containing organic
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(r(r
ι.·'« iff KtU Ca-W^CUi1 'ι. · '«iff KtU Ca-W ^ CUi 1 '
Anmelder:Applicant:
Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)Union Carbide Corporation,
New York, NY (V. St. A.)
Vertreter: Dr. phil. Dr. rer. pol. K. Köhler,
Patentanwalt, München 2, Amalienstr. 15Representative: Dr. phil. Dr. rer. pole. K. Koehler,
Patent attorney, Munich 2, Amalienstr. 15th
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Oktober 1953Claimed priority:
V. St. v. America 7 October 1953
Robert Preston Bowditch und Helmut William Schulz,Robert Preston Bowditch and Helmut William Schulz,
Charleston, W.Va. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt wordenCharleston, W.Va. (V. St. A.),
have been named as inventors
tionsgefäß eingeführt werden. Mit Vorteil wird der Kobaltoxydkatalysator der Reaktion in Form einer Suspension in einem flüssigen Kohlenwasserstoff zugeführt, der gewünschtenfalls einer der Rcaktionsteilnehmer sein kann.tion vessel are introduced. The cobalt oxide catalyst of the reaction is advantageously in the form of a Suspension in a liquid hydrocarbon fed, if desired, one of the reaction participants can be.
Die durch das Verfahren der Erfindung hergestellten sauerstoffhaltigen Verbindungen sind im allgemeinen Hydroformylierungsprodukte des als Ausgangsmaterial verwendeten organischen Stoffes. Zum Beispiel können Butyraldehyd und Isobutyraldehyd aus Propylen und, wie im Beispiel 1 erläutert, Aldehyde und Alkohole mit 13 Kohlenstoffatomen aus Triisobutylen erhalten werden. Zu den als Ausgangsmaterial des Verfahrens der Erfindung geeigneten olefinischen organischen Verbindungen gehören Alkenkohlenwasserstoffe, Ester ungesättigter Säuren u. dgl., wie z. B. Äthylen, Propylen, Butylen, Pentene, Hexene, Diisobutylen, Tripropylen, Triisobutylen, Methylacrylat, Äthylcrotonat, Allylidendiacetat und auch olefinische Kohlenwasserstoffe aus Spaltverfahren von öl und Gas.The oxygen-containing compounds prepared by the process of the invention are general Hydroformylation products of the organic material used as the starting material. To the Examples include butyraldehyde and isobutyraldehyde from propylene and, as explained in Example 1, aldehydes and alcohols having 13 carbon atoms are obtained from triisobutylene. To the as starting material olefinic organic compounds suitable for the process of the invention include alkene hydrocarbons, Esters of unsaturated acids and the like, such as e.g. B. ethylene, propylene, butylene, pentenes, Hexene, diisobutylene, tripropylene, triisobutylene, methyl acrylate, ethyl crotonate, allylidene diacetate and also olefinic hydrocarbons from the cracking process of oil and gas.
Bei der Durchführung der Erfindung werden die Rcaktionsteilnehmer (Kohlenoxyd, Wasserstoff und die olefinisch ungesättigte organische Verbindung) vorzugsweise in etwa stöchiometrischem Mengenverhältnis verwendet, um die Vollständigkeit der Umsetzung sicherzustellen. Zum Beispiel werden bei der Herstellung von Butyraldehyden hohe Ausbeuten er-In carrying out the invention, the participants (carbon oxide, hydrogen and the olefinically unsaturated organic compound) preferably in an approximately stoichiometric quantitative ratio used to ensure the completeness of the implementation. For example, the Production of butyraldehydes in high yields
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zielt, wenn das Molverhältnis von H2-C O-Synthesegas zu Propylen im Bereich von etwa 1,1:1 bis etwa 1,3:1 eingestellt wird; ein wesentlicher Überschuß eines Reaktionsteilnehmers kann gewünschtenfalls angewendet werden.aims when the molar ratio of H 2 -C O synthesis gas to propylene is adjusted in the range of about 1.1: 1 to about 1.3: 1; a substantial excess of a reactant can be employed if desired.
Das Verfahren kann bei Temperaturen im Bereich von 130 bis 250° C durchgeführt werden, wobei die optimale Temperatur gemäß der Reaktionsfähigkeit der der Hydroformylreaktion unterworfenen ungesättigten organischen Verbindung variiert.The process can be carried out at temperatures in the range from 130 to 250 ° C., the optimum temperature according to the reactivity of the unsaturated to hydroformyl reaction organic compound varies.
Mit Vorteil wird Überdruck angewendet, vorzugsweise im Bereich von 140 bis 630 kg/cm2.Overpressure is advantageously used, preferably in the range from 140 to 630 kg / cm 2 .
Der Kobaltoxydkatalysator kann hergestellt werden durch Erhitzen eines feuchten Kobaltcarbonat-Filterkuchens mit etwa 5O°/o Wasser während mehrerer Stunden zum Abtreiben des Wassers. Das trockene Material wird dann einer Temperatur im Bereich von 370 bis 427° C während 8 Stunden unterworfen und nach dem Kühlen auf eine Partikelgröße von etwa 1 Mikron gemahlen.The cobalt oxide catalyst can be prepared by heating a moist cobalt carbonate filter cake with about 50% water for several hours to drive off the water. The troc KENE material is then subjected to a temperature in the range of 370 to 427 ° C for 8 hours and ground to a particle size of about 1 micron after cooling.
Der so hergestellte Kobaltoxydkatalysator kann mit besserem Erfolg für die Reaktion benutzt werden, wenn er sich in Suspension in einem flüssigen Medium befindet, z. B. in einem olefinischen Material oder in Mineralöl, Toluol, Butanol oder in einem Teil des rohen Converterprodukt, das für die Wiederbenutzung zurückgeschickt werden kann. Der Katalysator wird in Mengen von 0,1 bis 10% des Gewichtes der olefinischen organischen Verbindung angewendet.The cobalt oxide catalyst produced in this way can be used with greater success for the reaction, when in suspension in a liquid medium, e.g. B. in an olefinic material or in Mineral oil, toluene, or butanol in a portion of the raw converter product that is ready for reuse can be returned. The catalyst is used in amounts of 0.1 to 10% by weight of the olefinic organic compound applied.
Das Verfahren kann durchgeführt werden durch Erhitzen der Reaktionsteiluehmer in einem geeigneten druckfesten Reaktionsgefäß, z. B. einem Autoklav oder Konverter. Bei Reaktionen mit korrodierenden Reaktionsteilnehmern, wie z. B. ungesättigten Säuren, soll der Stahldruckkessel vorteilhaft mit einem korrosionsfesten Metall ausgekleidet sein, wie rostfreiem Stahl oder Silber.The process can be carried out by heating the reactants in a suitable one pressure-tight reaction vessel, e.g. B. an autoclave or converter. When reacting with corrosive Respondents, such as B. unsaturated acids, the steel pressure vessel should advantageously be corrosion-resistant Metal lined, such as stainless steel or silver.
Der überraschende und eigenartige Effekt, welcher mit dem gemäß der Erfindung in besonderer Weise hergestellten Kobaltoxyd erreicht wird, ergibt sich aus folgenden Vergleichsversuchen:The surprising and peculiar effect, which with the according to the invention in a special way produced cobalt oxide is achieved, results from the following comparative tests:
Versuch 3: In einem Gemisch 5-C-atomiger Kohlenwasserstoffe (enthaltend 6O*/o Diolefine, 20% Monoolefine und im übrigen Pentan) wurde 0,25 Gewichtsprozent handelsübliches Kobaltoxyd suspendiert. Das Gemisch wurde bei einer Temperatur von 200° C und einem Druck von 400 atü mit einem Synthesegasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenoxyd in einem Konverter behandelt.Experiment 3: In a mixture of 5-C-atomic hydrocarbons (containing 60 * / o diolefins, 20% monoolefins and the remainder pentane) was 0.25 percent by weight commercial cobalt oxide suspended. The mixture was at a temperature of 200 ° C and a pressure of 400 atm with a synthesis gas mixture of hydrogen and carbon oxide in one Converter dealt with.
Die Reaktion mußte nach 21Iz Stunden abgebrochen ίο werden, weil sich durch Polymerisation des Diolefins ein Gemisch aus Kobaltoxyd und harzförmigen Materialien gebildet hatte, das den Konverter völlig verstopfte. The reaction had to be ίο after 2 hours 1 Iz aborted because had been formed by polymerization of the diolefin, a mixture of cobalt oxide and resinous materials, the completely clogged the converter.
Die Analyse des Produktes ergab 14°/« an gebildetem Hexylalkohol und Hexyraldehyd.Analysis of the product showed 14% of the hexyl alcohol and hexyraldehyde formed.
Versuch 4: Der Versuch wurde unter sonst völlig gleichen Bedingungen und in der gleichen Zeit wie der erste Versuch durchgeführt, nur daß an Stelle des handelsüblichen Kobaltoxydes ein Kobaltoxyd verwendet wurde, das gemäß der Erfindung durch thermische Zersetzung von Kobaltcarbonat an der Luft bei einer Temperatur zwischen 370 und 445° C hergestellt war.Experiment 4: The experiment was carried out under otherwise completely identical conditions and in the same time as First attempt carried out, only that a cobalt oxide was used instead of the commercially available cobalt oxide according to the invention by thermal decomposition of cobalt carbonate in air was made at a temperature between 370 and 445 ° C.
Das so gewonnene Kobaltoxyd enthielt 68 Gewichtsprozent Kobalt und hatte eine Dichte von 0,272 g/cm3; es ließ sich leicht in dem olefinischen Ausgangsmaterial suspendieren.The cobalt oxide obtained in this way contained 68 percent by weight of cobalt and had a density of 0.272 g / cm 3 ; it was easily suspended in the olefinic starting material.
Die Reaktion verlief glatt und ohne Anstände. Sie führte in 5 Stunden zu einer Ausbeute von 77°/o an Hexylalkohol und Hexyraldehyd; die Umwandlung des ungesättigten Anteils betrug also 96%.The reaction was smooth and uneventful. It led to a yield of 77% in 5 hours Hexyl alcohol and hexyraldehyde; the conversion of the unsaturated portion was therefore 96%.
Die folgende Tabelle zeigt Zahlen einer Reihe vonThe following table shows a range of numbers
Versuchen, bei denen Propylen in Gegenwart des neuen Kobaltoxydkatalysators der Einwirkung vonAttempts in which propylene in the presence of the new cobalt oxide catalyst of the action of
Kohlenmonoxyd und Wasserstoff unterworfen wurde.Was subjected to carbon monoxide and hydrogen.
Die Reaktionsteilnehmer wurden in den gewünschtenThe respondents were in the desired
Mengenverhältnissen gemischt und vor Einführung inMixed proportions and before introduction into
das Reaktionsgefäß auf bestimmte. Temperaturen und Drücke vorerhitzt unter Einpumpen des gemahlenen Kohlenoxydkatalysators in Suspension in Mineralölthe reaction vessel to certain. Temperatures and pressures preheated while pumping in the ground Carbon oxide catalyst in suspension in mineral oil
in das Reaktionsgefäß in solcher Menge, daß die Ge-into the reaction vessel in such an amount that the
und Butanolealdehyde
and butanols
Produkteliquid
Products
keitfast
speed
wasserstoffCoals
hydrogen
schwindigkeit der Katalysator zuführung im Bereich von etwa 0,0010 bis etwa 0,0040 kg Katalysator pro kg dem Reaktionsgefäß zugeführten Propylen gehalten wird.rate of catalyst feed in the range from about 0.0010 to about 0.0040 kg of catalyst per kg propylene fed to the reaction vessel is maintained.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die allgemeine Anwendbarkeit des Verfahrens der Erfindung auf ungesättigte olefinische Verbindungen anderer Art als Propylen.The following examples illustrate the general applicability of the method of the invention to unsaturated olefinic compounds other than propylene.
Eine Suspension von 0,5% des, wie oben beschriebenen, hergestellten Kobaltoxyds in Triisobutylen wurde in einen Hochdruckreaktionsraum mit einer Raumgeschwindigkeit von 1,16 Volumen Flüssigkeit pro Volumen Reaktionsraum pro Stunde bei einer Temperatur von 220° C eingeführt.A suspension of 0.5% of the cobalt oxide prepared as described above in triisobutylene was in a high pressure reaction space with a space velocity of 1.16 volumes of liquid introduced per volume of reaction space per hour at a temperature of 220 ° C.
Ein äquimolekulares Kohlenmonoxyd-Wasserstoff-Gasgemisch durch durch die Flüssigkeit unter einem Druck von 422 kg/cm2 durchgeschickt. Eine Analyse der flüssigen aus dem Reaktionsgefäß abziehenden Produkte zeigte, daß die Ausbeute an Aldehyden und Alkoholen mit 13 Kohlenstoffatomen 35%, bezogen auf das Gewicht des dem Reaktionsgefäß zugeführten Triisobutylen betrug.An equimolecular carbon monoxide-hydrogen gas mixture is sent through the liquid under a pressure of 422 kg / cm 2 . Analysis of the liquid products withdrawn from the reaction vessel showed that the yield of aldehydes and alcohols having 13 carbon atoms was 35% based on the weight of the triisobutylene fed to the reaction vessel.
Ein Gemisch von 550 g Äthylcrotonat und 275 g Toluol wurde mit einem äquimolekularen Gemisch von Kohlenmonoxyd und Wasserstoff bei 155° C und 316 kg/cm2 Druck, unter Verwendung von 55 g Kobaltoxyd als Katalysator umgesetzt. Die Destillation des rohen Reaktionsproduktes und die Analyse der Fraktionen zeigte eine 99%ige Umwandlung von Äthylcrotonat und eine Ausbeute von 55% an Hydroformylprodukten, bezogen auf das eingesetzte Äthylcrotonat. Die Hydroformylprodukte enthielten delta-Valerolaceton, Äthyl-5-hydroxyvalerat, Äthyl-2-fornylbutyrat und Äthyl-4-formylbutyrat.A mixture of 550 g of ethyl crotonate and 275 g of toluene was reacted with an equimolecular mixture of carbon monoxide and hydrogen at 155 ° C. and 316 kg / cm 2 pressure, using 55 g of cobalt oxide as a catalyst. The distillation of the crude reaction product and the analysis of the fractions showed a 99% conversion of ethyl crotonate and a yield of 55% of hydroformyl products, based on the ethyl crotonate used. The hydroformyl products contained delta-valerol acetone, ethyl 5-hydroxyvalerate, ethyl 2-fornyl butyrate and ethyl 4-formyl butyrate.
Eine Aufschlämmung aus 30 g des neuen Kobaltoxyds, 80 g Toluol und 3050 g Allylidendiacetat wurde in ein Hochdruckgefäß eingeführt, durch das äquimolekulares Kohlenmonoxyd-Wasserstoff-Gasgemisch durchgeschickt wurde, unter Aufrechterhaltung eines Druckes von 422 kg/cm2. Die Aufschlämmung wurde dem Reaktionsgefäß mit einer Raumgeschwindigkeit von 1,3 Volumen Flüssigkeit pro Volumen Reaktionsraum pro Stunde zugeführt; die Reaktion fa.nd bei 145° C statt; das rohe Reaktionsprodukt wurde kontinuierlich durch eine Flüssigkeits-Uberlaufleitung entfernt. Die Ausbeute an 4,4-Diacetoxybutyraldehyd betrug 47%, bezogen auf das dem Reaktionsraum zugeführte Gewicht an Allylidendiacetat. bestand, wurde in ein Hochdruckgefäß eingegeben;] Kohlenmonoxyd-Wasserstoff-Gemisch wurde geson-j dert zugeführt. Die Gas-Raumgeschwindigkeit von ι Kohlenwasserstoff. Kohlenmonoxyd und Wasserstoff ! betrug 221, 242 und 351 \'olumen pro Volumen Reaktionsraum pro Stunde. Der Katalysator (Kobaltoxyd hergestellt, wie oben beschrieben) wurde als 1- bis 2gewichtsprozentige Suspension in Mineralöl mit einer Geschwindigkeit eingeführt, die zur Schaffung eines Verhältnisses von 0,0023 kg Kobaltoxyd pro kg Olefine hinreichte. Die drei Systeme der zugeführten Stoffe gingen durch den Reaktionsraum bei 205° C, der unter einem Druck von 422 kg/cm2 gehalten wurde. Das Produkt enthielt 86 Gewichtsprozent an Pentanalen und Pentanolen, bezogen auf ölfreies und gasfreies Produkt, was einer Ausbeute von 82,7%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Kohlenwasserstoffgemisches, entspricht.A slurry of 30 g of the new cobalt oxide, 80 g of toluene and 3050 g of allylidene diacetate was introduced into a high pressure vessel through which an equimolecular carbon monoxide-hydrogen gas mixture was passed while maintaining a pressure of 422 kg / cm 2 . The slurry was fed to the reaction vessel at a space velocity of 1.3 volumes of liquid per volume of reaction space per hour; the reaction takes place at 145 ° C .; the crude reaction product was continuously removed through a liquid overflow line. The yield of 4,4-diacetoxybutyraldehyde was 47%, based on the weight of allylidene diacetate fed into the reaction space. existed, was placed in a high pressure vessel;] carbon monoxide-hydrogen mixture was fed separately. The gas space velocity of ι hydrocarbon. Carbon monoxide and hydrogen! was 221, 242 and 351 \ 'volumes per volume of reaction space per hour. The catalyst (cobalt oxide prepared as described above) was introduced as a 1 to 2 weight percent suspension in mineral oil at a rate sufficient to provide a ratio of 0.0023 kg cobalt oxide per kg olefins. The three systems of the substances fed went through the reaction space at 205 ° C., which was kept under a pressure of 422 kg / cm 2 . The product contained 86 percent by weight of pentanals and pentanols, based on the oil-free and gas-free product, which corresponds to a yield of 82.7% based on the weight of the hydrocarbon mixture used.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1065829B true DE1065829B (en) | 1959-09-24 |
Family
ID=592077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT1065829D Pending DE1065829B (en) | Process for the production of oxygen-containing organic compounds |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE1065829B (en) |
-
0
- DE DENDAT1065829D patent/DE1065829B/en active Pending
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