DE1096891B - Process for the preparation of polyhydric aliphatic alcohols - Google Patents

Process for the preparation of polyhydric aliphatic alcohols

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DE1096891B DEI12964A DEI0012964A DE1096891B DE 1096891 B DE1096891 B DE 1096891B DE I12964 A DEI12964 A DE I12964A DE I0012964 A DEI0012964 A DE I0012964A DE 1096891 B DE1096891 B DE 1096891B
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pentite
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Dr Fritz Conradin
Giuseppe Bertossa
Dr Johann Giesen
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Description

Es ist bekannt, Rohrzucker nach Inversion mit Säuren in Gegenwart von Hydrierungskatalysatoren in ein Gemisch von mehrwertigen Alkoholen, bestehend aus Glycerin, Propylenglykolen und Sorbit umzuwandeln. Für dieses Verfahren müssen reine kristallisierte Zucker verwendet werden, da Zuckersirup des Handels wesentlich schlechtere Ausbeuten und vor allem praktisch kein Glycerin ergibt. Es wurde ferner beschrieben, daß sich auch Xylosen in Gegenwart von Nickelkatalysatoren bei Temperaturen über 250° C hydrieren lassen. Über die Art der dabei entstehenden Produkte werden nur ungenaue Angaben gemacht mit der Feststellung, daß bei diesem Verfahren nur sehr geringe Mengen Glycerin und größere Mengen an Propylenglykolen erhalten werden. Ganz allgemein bekannt ist, daß sich gereinigte Holzzuckerlösungen nach Neutralisation in ein Gemisch von Zuckeralkoholen verwandeln lassen.It is known to convert cane sugar into a mixture after inversion with acids in the presence of hydrogenation catalysts of polyhydric alcohols consisting of glycerin, propylene glycols and sorbitol. For In this process, pure crystallized sugars must be used, since sugar syrup is essential to the trade results in poorer yields and, above all, practically no glycerol. It was also described that also let xylose hydrogenate in the presence of nickel catalysts at temperatures above 250 ° C. About the Type of the resulting products are only given imprecise information with the statement that with this process only very small amounts of glycerol and larger amounts of propylene glycols are obtained. It is well known that purified wood sugar solutions after neutralization let it transform into a mixture of sugar alcohols.

Es wurde nun gefunden, daß man Holzzuckerwürzen, wie sie bei der sauren Hydrolyse von Holz erhalten werden, nach Neutralisation und Klärung durch mehrstufige Hydrierung in Polyglykole verwandeln kann, deren Kohlenstoffzahl geringer ist als in den ursprünglichen Zuckern.It has now been found that wood sugar flavorings such as those obtained from the acid hydrolysis of wood can be obtained can be converted into polyglycols after neutralization and clarification through multi-stage hydrogenation, whose carbon number is lower than in the original sugars.

Es wurde dabei überraschenderweise festgestellt, daß sich Zuckeralkohole, die man durch einfache Hydrierung von wäßrigen Holzzuckerlösungen erhält, nebeneinander in mehreren Stufen in mehrwertige Alkohole mit geringerer Kohlenstoffzahl überführen lassen, wobei in einer ersten Stufe z. B. Hexite und in einer zweiten Stufe bei höherer Temperatur die Pentite gespalten werden. Die Anwesenheit der Pentite stört dabei die Spaltung der Hexite nicht.It was surprisingly found that sugar alcohols which can be obtained by simple hydrogenation obtained from aqueous wood sugar solutions, side by side in several stages in polyhydric alcohols with lower Allow carbon number to be transferred, wherein in a first stage z. B. Hexite and in a second stage at higher temperature the pentites are split. The presence of the pentite disturbs the splitting of the Don't hex.

Erfindungsgemäß wird vorzugsweise so verfahren, daß man gereinigte und neutralisierte Holzzuckerwürzen im Vakuum bei Temperaturen von 40 bis 60° C auf ungefähr 500/0 an reduzierenden Zuckern aufkonzentriert. Dabei erfolgt eine weitere Reinigung durch Abscheiden von Harzen. Die konzentrierte Zuckerlösung wird hierauf mit Nickelkatalysatoren bei Drücken von etwa 40 bis 70 at und bei Temperaturen von etwa 50 bis 70° C während mehrerer Stunden hydriert. Die Ausbeute an Zuckeralkoholen ist hierbei praktisch quantitativ. Die erhaltene Lösung, die nun Pentite und Hexite enthält, wird vom Nickelkatalysator abfiltriert und zusammen mit einem kupferoxydhaltigen Katalysator bei einem Druck von 100 bis 200 at und einer Temperatur, welche 210° C nicht übersteigt, hydriert, wobei die Hexite zum größten Teil in Glycerin und Propylenglykol gespalten werden. Von der Reaktionsmischung wird nun, ohne daß der Katalysator abgetrennt werden muß, eventuell im Vakuum destilliert, wobei die vorhandenen Hexit-Spaltstücke abgetrennt werden. Die verbleibende Pentitlösung, die nur noch wenig Hexite enthält, wird hierauf in Gegenwart des Katalysators bei einer Temperatur über 250° C, Verfahren zur HerstellungAccording to the invention is preferably such process is that purified and neutralized wood sugar seasoning in a vacuum at temperatures of 40 to 60 ° C to about 50 0/0 concentrated on reducing sugars. A further cleaning takes place by separating out resins. The concentrated sugar solution is then hydrogenated with nickel catalysts at pressures of about 40 to 70 atmospheres and at temperatures of about 50 to 70 ° C. for several hours. The yield of sugar alcohols is practically quantitative here. The resulting solution, which now contains pentite and hexite, is filtered off from the nickel catalyst and hydrogenated together with a copper oxide-containing catalyst at a pressure of 100 to 200 at and a temperature not exceeding 210 ° C., the hexite for the most part in glycerol and propylene glycol are cleaved. The reaction mixture is now, without the catalyst having to be separated off, possibly distilled in vacuo, the hexite fragments present being separated off. The remaining pentitol solution, which contains only a small amount of hexite, is then used in the presence of the catalyst at a temperature above 250 ° C., a process for the preparation

von mehrwertigen aliphatischenof polyvalent aliphatic

AlkoholenAlcohols

Anmelder:Applicant:

INVENTA A. G. für ForschungINVENTA A. G. for research

und Patentverwertung,and patent exploitation,

Luzern (Schweiz)Lucerne (Switzerland)

Vertreter: Dr.-Ing. Dr. jur. H. Mediger, Patentanwalt, München 9, Aggensteinstr. 13Representative: Dr.-Ing. Dr. jur. H. Mediger, patent attorney, Munich 9, Aggensteinstr. 13th

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 12. April 1956
Claimed priority:
Switzerland from April 12, 1956

Dr. Fritz Conradin, Tamins, Graubünden,Dr. Fritz Conradin, Tamins, Graubünden,

Giuseppe Bertossa, Domat, Graubünden,Giuseppe Bertossa, Domat, Graubünden,

und Dr. Johann Giesen, Haldenstein, Graubündenand Dr. Johann Giesen, Haldenstein, Graubünden

(Schweiz),
sind als Erfinder genannt worden
(Switzerland),
have been named as inventors

vorzugsweise bei 250 bis 300° C, einer zweiten Hydrierung unterworfen.preferably at 250 to 300 ° C, a second hydrogenation subject.

Die beiden Reaktionslösungen aus der ersten und zweiten Stufe werden nun nach Abtrennen des Katalysators, vereint oder getrennt, rektifiziert, wobei man Glycerin, 1,3-Propylenglykol, 1,2-Propylenglykol und Äthylenglykol erhält. Die Gesamtausbeute beträgt etwa 80 bis 90 %, bezogen auf Zucker. Der Anteil an Glycerin kann bis 60% betragen.The two reaction solutions from the first and second stage are now after separation of the catalyst, combined or separately, rectified, whereby one glycerin, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol and Ethylene glycol. The total yield is about 80 to 90% based on sugar. The percentage of glycerin can be up to 60%.

Durch Promotoren kann die Reaktion beeinflußt werden. Wenn man z. B. Silber als Promotor verwendet, zeigt es sich, daß vor allem in der zweiten Stufe der hydrierenden Spaltung mehr Äthylenglykol erhalten wird.The reaction can be influenced by promoters. If you z. B. Silver used as a promoter, it turns out that more ethylene glycol is obtained, especially in the second stage of the hydrogenative cleavage.

Aus der deutschen Patentschrift 892 590 ist es bekannt, Stärke und andere Kohlehydrate unmittelbar, d. h. durch Hydrierung in Gegenwart von Phosphorsäure bei 150 bis 170° C, in Sorbit und nach Neutralisieren der Phosphorsäure bei 200 bis 230° C in Glycerin und Glykole überzuführen.From the German patent specification 892 590 it is known to directly use starch and other carbohydrates, d. H. by hydrogenation in the presence of phosphoric acid at 150 to 170 ° C, in sorbitol and after neutralization to convert phosphoric acid into glycerine and glycols at 200 to 230 ° C.

Aus der bekanntgemachten Patentanmeldung N 1498 IVd/12 ο ist eine zweistufige Hydrierung von Kohle-From the known patent application N 1498 IVd / 12 ο is a two-stage hydrogenation of coal

009 698/505009 698/505

l· 096B»l · 096B »

hydraten, wie Dextrinen und technischer Glykose, in Gegenwart reduzierender Metalle bekannt.hydrates, such as dextrins and technical glycose, in Presence of reducing metals known.

Beispiel 1example 1

Eine 4%ige Zuckerwürze aus dem Holzverzuckerungsr pröze'ß nach Scholler wird auf Ph= 5 abgestumpft und im Vakuum bei 60° C bis auf einen Gehalt von 40% Zucker eingedampft und über einer Filterpresse geklärt.A 4% sugar spice from the wood saccharification pröze'ß according to Scholler is blunted to Ph = 5 and evaporated in vacuo at 60 ° C to a content of 40% sugar and clarified over a filter press.

In einem-Mischgefäß mit Rührwerk wird in dieser Lösung feinverteiltes Raney-Nickel (5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zuckergehalt) -suspendiert. Mittels einer Einspritzpumpe werden stündlich 1501 (enthaltend 60 kg Zucker) dieser Mischung- zusammen mit Wasserstoffgas-vonuntenin ein Druckgefäß gepumpt und mit Wasserstoff bei einem Druck von 55 atü behandelt. Die Verweilzeit beträgt 8 Stunden, die Temperatur wird auf 60° C gehalten. Am oberen Ende des Druckgefäßes wird eine entsprechende Menge wäßriger Mischung laufend abgezogen. In einem Separator wird der überschüssige Wasserstoff entfernt und zusammen mit frischem Wasserstoff wieder in das Druckgefäß gepumpt. In einer Filterpresse wird nach Kühlung der Lösung der Katalysator entfernt, worauf die Lösung, welche Hexite und Pentite enthält, in einem Zwischentank aufbewahrt wird.In a mixing vessel with a stirrer is in this Solution of finely divided Raney nickel (5 percent by weight, based on the sugar content) -suspended. By means of a Injection pumps are fed every hour 1501 (containing 60 kg of sugar) of this mixture - together with hydrogen gas - from below pumped a pressure vessel and treated with hydrogen at a pressure of 55 atü. the The residence time is 8 hours and the temperature is kept at 60.degree. At the top of the pressure vessel is a corresponding amount of aqueous mixture is continuously withdrawn. The excess is stored in a separator Hydrogen removed and pumped back into the pressure vessel together with fresh hydrogen. In a Filter press is removed after cooling the solution, the catalyst, whereupon the solution, which hexites and Pentite is kept in an intermediate tank.

Die so erhaltene wäßrige Lösung wird in einem Mischgefäß mit 4% (bezogen auf den Gehalt an Hexit und Pentit) feinpulverisiertem Kupferchromit gemischt und in einer Menge von stündlich 1001 zusammen mit Wasserstoff von unten in ein Druckgefäß gepumpt. Die Wasserstoffmenge wird so bemessen, daß im Reaktionsraum ein Druck von 155 atü aufrechterhalten wird. Die Temperatur wird durch einen thermostatierten Heizmantel auf 205° C gehalten, die Verweilzeit beträgt 7 Stunden. Am oberen Ende des Druckgefäßes wird laufend eine der Zufuhr entsprechende Menge der Mischung abgezogen und daraus der überschüssige Wasserstoff über einen Separator abgetrennt und zusammen mit frischem Wasserstoff in das Reaktionsgefäß zurückgeführt.The aqueous solution thus obtained is in a mixing vessel with 4% (based on the content of hexitol and Pentite) finely powdered copper chromite and mixed in an amount of 1001 per hour together with hydrogen pumped from below into a pressure vessel. The amount of hydrogen is calculated so that one in the reaction chamber Pressure of 155 atm is maintained. The temperature is kept at 205 ° C by a thermostatted heating jacket, the residence time is 7 hours. At the At the upper end of the pressure vessel, an amount of the mixture corresponding to the supply is continuously withdrawn and from this the excess hydrogen is separated off via a separator and together with fresh Hydrogen returned to the reaction vessel.

In einer Destillierkolonne wird die Lösung bei Normaldruck entwässert und weiter erhitzt. Man erhält so aus 1001 eingesetzter Lösung 29,5 kg (entsprechend 74% des eingesetzten Zuckers) eines klaren farblosen Destillats, das bei 180 bis 192° C siedet.In a distillation column, the solution is dehydrated at normal pressure and heated further. So you get out 1001 solution used 29.5 kg (corresponding to 74% of the sugar used) of a clear, colorless distillate that boils at 180 to 192 ° C.

Der Destillationsrückstand (29,2 kg), welcher hauptsächlich aus Pentit und Katalyt besteht, wird mit 301 Wasser vermischt und zusammen mit Wasserstoff von unten in ein weiteres Druckgefäß gepumpt. Unter einem Druck von 160 atü erfolgt die hydrierende Spaltung des Pentits bei einer Temperatur von 260° C. Die Reaktionsprodukte werden laufend abgezogen und durch Destillation aufgearbeitet. Nach Entfernung des Wassers erhält man 18,5 kg eines farblosen Destillats, das bei 186 bis 199° C siedet:The distillation residue (29.2 kg), which mainly consists of pentitol and catalytic, is 301 Water mixed and pumped together with hydrogen from below into another pressure vessel. Under a The hydrogenating cleavage of the pentitol takes place at a pressure of 160 atmospheres at a temperature of 260 ° C. The reaction products are continuously drawn off and worked up by distillation. Obtained after removal of the water one 18.5 kg of a colorless distillate, which at 186 to 199 ° C boils:

Die Analyse der Destillate ergibt folgende Zusammensetzung : The analysis of the distillates shows the following composition:

Aus 40 kg der Mischung von Hexit und Pentit wurden erhalten:From 40 kg of the mixture of hexitol and pentitol were obtained:

im ersten Destillatin the first distillate

12,4 kg Glycerin,
6,1 kg Propylenglykol,
12.4 kg glycerine,
6.1 kg propylene glycol,

im zweiten Destillatin the second distillate

3,5 kg Glycerin,
7,8 kg Propylenglykol,
, 7,2 kg Äthylenglykol,
3.5 kg of glycerine,
7.8 kg propylene glycol,
, 7.2 kg ethylene glycol,

totaltotal

15,9 kg Glycerin 39,7%15.9 kg glycerine 39.7%

13,9 kg Propylenglykol .. 34,8%
9,1 kg Äthylenglykol ... 22,8%
13.9 kg propylene glycol .. 34.8%
9.1 kg ethylene glycol ... 22.8%

Beispiel 2Example 2

Ausbeute,Yield,

bezogenbased

auf denon the

eingesetztenused

Zuckersugar

Die Herstellung· der Hexit-Pentit-Lösung erfolgte wie im vorigen Beispiel, und die hydrierende Spaltung wurde auf ähnliche Weise durchgeführt, jedoch mit folgenden Änderungen: -The hexitol-pentitol solution was prepared as in the previous example, and the hydrogenative cleavage was carried out in a similar manner, but with the following Changes: -

Als Katalysator wurden' 5 Gewichtsprozent einer Silber-Kupfer-Chromoxyd-Mischung verwendet. Die erste Stufe "der Spaltung erfolgte bei 160 atü und 207° C. Stündlich wurden 1501 Lösung durchgesetzt. In der zweiten Reaktionsstufe wurde der Druck bei 170 atü und die Temperatur bei 255° C gehalten.The catalyst used was' 5 percent by weight Silver-copper-chromium oxide mixture used. The first stage of the cleavage took place at 160 atmospheres and 207 ° C. 1501 solutions were enforced every hour. In the second reaction stage, the pressure was 170 atm and held the temperature at 255 ° C.

Die Aufarbeitung durch Destillation erfolgte wie im ersten Beispiel.
Ausbeuten:
38,2% Glycerin,
31,3% Propylenglykol,
25,8% Äthylenglykol.
Work-up by distillation was carried out as in the first example.
Exploit:
38.2% glycerine,
31.3% propylene glycol,
25.8% ethylene glycol.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von mehrwertigen aliphatischen, geradkettigen, gesättigten Alkoholen mit weniger als 5 C-Atomen in der Kette durch Hydrierspaltung von Pentite und Hexite enthaltenden Holzzuckerlösungen bei Temperaturen oberhalb 100° C und bei Drücken oberhalb 100 at in Gegenwart von Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer ersten Stufe die Hydrierspaltung der Hexite bei Temperaturen unterhalb 210° C und in einer zweiten Stufe die Hydrierspaltung der Pentite bei Temperaturen oberhalb 210° C vornimmt.1. Process for the preparation of polyhydric aliphatic, straight-chain, saturated alcohols containing less than 5 carbon atoms in the chain by hydrogenation cleavage of pentite and hexite Wood sugar solutions at temperatures above 100 ° C and at pressures above 100 at in the presence of Catalysts, characterized in that the hydrogenation cleavage of the hexites is carried out in a first stage at temperatures below 210 ° C and the hydrogenation cleavage of the pentite in a second stage Temperatures above 210 ° C. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in der zweiten Stufe bei einer Temperatur von 250 bis 300° C erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction in the second stage at a temperature of 250 to 300 ° C takes place. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ersten Stufe erhaltenen Spaltprodukte aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden, worauf die ungespaltenen Produkte in der zweiten Stufe hydrierend gespalten werden.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the obtained from the first stage Cleavage products are removed from the reaction mixture, whereupon the uncleaved products in the second stage are cleaved by hydrogenation. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator chromoxydhaltige Mischkatalysatoren verwendet werden.4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the catalyst contains chromium oxide Mixed catalysts are used. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschriften Nr. 634 588, 889 890, 804, 892 590;German Patent Nos. 634 588, 889 890, 804, 892 590; deutsche Patentanmeldung N 1498 IVb/12 ο (bekanntgemacht am 19. 3.1953);German patent application N 1498 IVb / 12 ο (announced on March 19, 1953); USA.-Patentschriften Nr. 2209 055, 2 004135; 201 235.U.S. Patent Nos. 2209 055, 2,004135; 201 235.
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