DE1109659B - Process for the preparation of olefin oxidation products - Google Patents
Process for the preparation of olefin oxidation productsInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Olefinoxydationsprodukten Es ist bekannt, Äthylenoxyd in der Gasphase durch Direktoxydation von Äthylen mit Sauerstoff oder Luft an Silberkontakten herzustellen. Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß etwa '/3 des eingesetzten Äthylens zu Kohlendioxyd und Wasser verbrennt und das Äthylenoxyd in sehr geringen Konzentrationen anfällt. Der Grund dafür liegt in den relativ hohen Reaktionstemperaturen, bei denen die Geschwindigkeit der Verbrennungsreaktion vergleichbar ist mit der der Äthylenoxydbildung. Nach diesem Verfahren kann man nicht bei tieferen Temperaturen arbeiten, da dann die Umsätze zu gering sind und die Konzentration des Äthylenoxyds im Reaktionsprodukt zu niedrig ist.Process for the preparation of olefin oxidation products It is known Ethylene oxide in the gas phase by direct oxidation of ethylene with oxygen or To produce air on silver contacts. The disadvantage of this method is that that about 1/3 of the ethylene used burns to carbon dioxide and water and the ethylene oxide is obtained in very low concentrations. The reason for this lies in the relatively high reaction temperatures at which the rate of the combustion reaction is comparable to that of ethylene oxide formation. After this procedure one can do not work at lower temperatures, because then the conversions are too low and the concentration of ethylene oxide in the reaction product is too low.
Es ist ferner bekannt, statt des Silberkatalysators einen Vanadinoxydkatalysator zu verwenden. In diesem Falle wird bei Temperaturen von 500 bis 600°C gearbeitet. Bei gewöhnlichem Druck bildet sich jedoch überhaupt kein Äthylenoxyd, sondern nur Kohlendioxyd. Bei einem Druck von 200 Torr ist die Menge Kohlendioxyd gleich der des Äthylenoxyds. Folglich muß man noch weit geringere Drücke anwenden, um höhere Äthylenoxydausbeuten zu erreichen. Es sind also sehr große Anlagen erforderlich, und die Durchsätze sind sehr gering.It is also known to use a vanadium oxide catalyst instead of the silver catalyst to use. In this case, temperatures of 500 to 600 ° C. are used. At normal pressure, however, no ethylene oxide is formed at all, only Carbon dioxide. At a pressure of 200 torr, the amount of carbon dioxide is equal to that of ethylene oxide. Consequently one must use much lower pressures in order to achieve higher ones To achieve ethylene oxide yields. So very large systems are required and the throughputs are very low.
Es ist weiterhin bekannt, gebundenen Sauerstoff, wie er z. B. im NO2 oder Cu0 vorliegt, nach der Methode von Kubierschky in Kolonnen mit Methan zur Reaktion zu bringen. Äthylenoxyd wird dabei aber höchstens in Spuren gebildet.It is also known to use bound oxygen, as it is, for. B. in NO2 or Cu0 is present, according to the Kubierschky method in columns with methane for reaction bring to. However, ethylene oxide is only formed in traces.
Desgleichen ist bekannt, aus Platinsalzen oder Palladiumsalzen Olefinkoordinationsverbindungen herzustellen und diese mit Wasser zu zersetzen. Dabei entstehen jedoch ausschließlich Aldehyde. Olefinoxyde sind auf diesem Wege nicht zu erhalten.It is also known that olefin coordination compounds are obtained from platinum salts or palladium salts and decompose them with water. However, only Aldehydes. Olefin oxides cannot be obtained in this way.
Gleichfalls bekannt ist die Anlagerung von Olefinen an Quecksilberverbindungen in wäßriger oder alkoholischer Lösung. Bei einem Teil der Olefine tritt beim Kochen eine Oxydation ein, wobei das Quecksilber zum Metall reduziert wird. Dabei bilden sich aus den Propylenverbindungen die entsprechenden Glykole, Trimethyläthylen oxydiert sich zum Acetaldehyd neben Aceton und das Tetrahydrochinolin wird zum Chinolin oxydiert. Die Bildung von Olefinoxyden wurde jedoch in keinem Falle beobachtet.The addition of olefins to mercury compounds is also known in aqueous or alcoholic solution. Some of the olefins occur when cooking an oxidation, whereby the mercury is reduced to the metal. Form thereby The corresponding glycols, trimethylethylene, are oxidized from the propylene compounds becomes acetaldehyde in addition to acetone and the tetrahydroquinoline is oxidized to quinoline. However, the formation of olefin oxides was not observed in any case.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß man Äthylen oder andere Olefine wie Propylen oder Butylen in Gegenwart von molekularem Sauerstoff bei erhöhter Temperatur im alkalischen bis neutralen Medium und in flüssiger wäßriger Phase mit einer Verbindung von zweiwertigem Quecksilber zu den entsprechenden Olefinoxyden, wie Äthylenoxyd, Propylenoxyd oder Butylenoxyd oxydieren kann. Der molekulare Sauerstoff kann sowohl in konzentrierter, z. B. technisch reiner, als auch verdünnter Form angewandt werden, z. B. in Form von Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft.It has now surprisingly been found that ethylene or other olefins can be used such as propylene or butylene in the presence of molecular oxygen at elevated temperature in an alkaline to neutral medium and in a liquid aqueous phase with a compound from divalent mercury to the corresponding olefin oxides, such as ethylene oxide, Propylene oxide or butylene oxide can oxidize. Molecular oxygen can do both in concentrated, z. B. technically pure, as well as diluted form can be used, z. B. in the form of air or air enriched with oxygen.
Statt reiner Olefine können auch olefinhaltige Gase verwendet werden, wie sie beispielsweise bei der Tief-oder Hochtemperatur-Pyrolyse (bei letzterer nach Entfernung des Acetylens) anfallen. Es können auch Gemische mit anderen inerten Gasen, wie Wasserstoff, Kohlenoxyd, Methan, Äthan, Propan, Butan und höheren Kohlenwasserstoffen, sowie olefin-; insbesondere äthylenhaltige Koksofengase, aus denen zweckmäßig durch eine Vorreinigung der Schwefelwasserstoff und das Kohlendioxyd entfernt sind, eingesetzt werden.Instead of pure olefins, olefin-containing gases can also be used, as it is, for example, in the case of low or high temperature pyrolysis (in the case of the latter after removal of the acetylene). Mixtures with other inert ones can also be used Gases such as hydrogen, carbon oxide, methane, ethane, propane, butane and higher hydrocarbons, as well as olefin; in particular ethylene-containing coke oven gases, from which expediently by a pre-cleaning of the hydrogen sulfide and the carbon dioxide are removed, used will.
Das Verfahren kann bei vermindertem, vorzugsweise aber bei Normal- oder erhöhtem Druck ausgeführt werden. Im Prinzip ist das Arbeiten bei jeder Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur der Lösung möglich, jedoch wird vorzugsweise zwischen 70 und 300°C gearbeitet. Die Temperatur wird nach unten dadurch begrenzt, daß die Reaktionsgeschwindigkeit zu klein wird. Bei der Anwendung von Temperaturen, die über den Siedepunkt der Lösung hinausgehen, muß unter Überdruck gearbeitet werden, um die Verdampfung der Lösung zu verhindern. Es kann sich aber auch als vorteilhaft erweisen, bereits bei Temperaturen unter 100°C mit erhöhtem Druck zu arbeiten.The method can be used with reduced, but preferably with normal or increased pressure. In principle, you can work at any temperature below the critical temperature of the solution possible, but is preferred worked between 70 and 300 ° C. The lower temperature is limited by that the reaction rate becomes too slow. When using temperatures which go beyond the boiling point of the solution must be worked under overpressure, to prevent evaporation of the solution. But it can also prove to be beneficial prove to work with increased pressure even at temperatures below 100 ° C.
Als Quecksilberverbindungen werden vorzugsweise Komplexverbindungen verwendet, z. B. solche, die man durch Einleiten von Olefinen, insbesondere Äthylen in eine wäßrige Lösung eines Quecksilbersalzes wie Quecksilber(II)-sulfat, -nitrit, -nitrat, -luorid, -chlorid, -bromid, -sulfit, -cyanid, -oxycyanid, -rhodanid, -perchlorat und -chlorat erhält. Letztere beiden Verbindungen sind wegen der möglichen Bildung explosiver Gemische weniger zu empfehlen. Besonders bewährt hat sich Quecksilbersulfat.Complex compounds are preferably used as mercury compounds used, e.g. B. those that one by introducing olefins, in particular Ethylene in an aqueous solution of a mercury salt such as mercury (II) sulfate, nitrite, nitrate, fluoride, chloride, bromide, sulfite, cyanide, oxycyanide, rhodanide, -perchlorate and -chlorate. The latter two connections are possible because of the Formation of explosive mixtures is less recommended. Mercury sulphate has proven particularly useful.
Die Lösung des Salzes -tritt in manchen Fällen erst durch Zusätze ein. So kann das an sich in Wasser schwer lösliche Quecksilbersulfid durch KZS in Lösung gebracht werden, ebenso Quecksilberjodid durch Kaliumjodid.The solution of the salt occurs in some cases only through additives a. Mercury sulphide, which is sparingly soluble in water, can be absorbed by KZS in Solution, as well as mercury iodide by potassium iodide.
Auch Quecksilberverbindungen mit organischen Anionen sind verwendbar, so z. B. Quecksilberacetat sowie die Salze mit anderen Carbonsäuren und deren Derivaten, desgleichen Lösungen von Quecksilberoxyd in organischen Lösungen, sofern Wasser zugegen ist, wie bei der Lösung von Quecksilberoxyd in einer wäßrigen Lösung von Acetamid.Mercury compounds with organic anions can also be used, so z. B. mercury acetate and the salts with other carboxylic acids and their derivatives, Likewise solutions of mercury oxide in organic solutions, provided water is present, as is the case with the solution of mercury oxide in an aqueous solution of Acetamide.
In den Rahmen dieses Patentes fallen auch alle quecksilberorganischen Verbindungen, soweit sie in Wasser oder wasserhaltigen Lösungsmitteln löslich sind. Besonders seien die wäßrigen Alkohollösungen erwähnt, in denen die Olefin-Absorption bedeutend rascher unter Bildung von Quecksilber-Alkoxyalkyl-Verbindungen erfolgt.All organic mercury also fall within the scope of this patent Compounds insofar as they are soluble in water or aqueous solvents. Particular mention should be made of the aqueous alcohol solutions, in which the olefin absorption occurs significantly more rapidly with the formation of mercury-alkoxyalkyl compounds.
Als Beispiele für quecksilberorganische Verbindungen dienen Methylquecksilberfluorid, Alkylquecksilberhydroxyde und -salze (besonders Methylquecksilbernitrat, das in Wasser sehr leicht löslich ist), Phenylquecksilbersalze mit organischen und anorganischen Säuren, Olefindiquecksilberchlorid, Äthanolquecksilbersalze, Äthylätherquecksilbersalze sowie die analogen Verbindungen mit höheren Olefinen.Examples of organic mercury compounds are methyl mercury fluoride, Alkyl mercury hydroxides and salts (especially methyl mercury nitrate, which is found in Water is very soluble), phenylmercury salts with organic and inorganic Acids, olefin mercury chloride, ethanol mercury salts, ethyl ether mercury salts as well as the analogous compounds with higher olefins.
Auch hier ist es möglich, daß die Verbindung in reinem Wasser unlöslich ist und erst durch Zusatz von Säuren, Salzen, Alkalien oder organischen Substanzen in Lösung gebracht werden kann, wie es z. B. beim p-Aminophenylmerkuriazetat der Fall ist, das in Wasser unlöslich ist, sich jedoch in verdünnten Säuren, oder auch in verdünnten Alkalien sowie in wäßriger Anilinazetatlösung leicht löst. Auch auf Quecksilberdimethylanilin sei hingewiesen, das sich in kalter;-verdünnter Salzsäure löst, sowie auf Quecksüber-bissalizylsäure, die in Wasser unlöslich, in wäßrigen Alkalien jedoch löslich ist.Here, too, it is possible that the compound is insoluble in pure water and only through the addition of acids, salts, alkalis or organic substances can be brought into solution as it is, for. B. p-Aminophenylmerkuriazetat the The case is that is insoluble in water, but in dilute acids, or else Easily dissolves in dilute alkalis and in aqueous aniline acetate solution. On too Mercury dimethylaniline should be noted, which is in cold; -diluted hydrochloric acid dissolves, as well as mercury-bissalicylic acid, which is insoluble in water, in aqueous Alkalis, however, is soluble.
Die Gegenwart oder das Auftreten von metallischem Quecksilber stört die Reaktion nicht.The presence or occurrence of metallic mercury is a nuisance the reaction doesn't.
Das eingesetzte Quecksilbersalz soll in wäßriger Lösung in Gegenwart von Olefin, insbesondere Äthylen, gut löslich sein. Von entscheidender Bedeutung für die Ausführung der erfindungsgemäßen Reaktion ist der p$, der keinesfalls saurer als p$ = 7 sein darf und vorzugsweise über 8 liegen soll. Bei einem pil saurer als 7 entsteht ausschließlich Acetaldehyd.The mercury salt used should be present in an aqueous solution of olefin, especially ethylene, be readily soluble. Crucial for carrying out the reaction according to the invention, the p $ is by no means more acidic as p $ = 7 and should preferably be greater than 8. With a pil more acidic than 7 only acetaldehyde is produced.
Zuweilen kann ein Zusatz von Fremdsalzen empfehlenswert sein. Den Lösungen kann man gegebenenfalls organische Lösungsmittel zusetzen, und zwar sowohl solche, die mit Wasser mischbar sind, als auch solche, die mit Wasser nicht mischbar sind. Im letzteren Falle kann man wahlweise so vorgehen, daß man entweder in getrennten Schichten arbeitet, z. B. einen flüssigen Kohlenwasserstoff über die Lösung -schichtet oder indem man mittels Rührung eine intensive Vermischung bewirkt. Diese Maßnahmen werden ergriffen, um das Lösevermögen für das Olefin zu erhöhen.Sometimes it may be advisable to add foreign salts. The Solutions can optionally be added to organic solvents, both those that are miscible with water as well as those that are immiscible with water are. In the latter case, you can choose to proceed either in separate Shifts works, e.g. B. layered a liquid hydrocarbon over the solution or by causing intensive mixing by means of stirring. These measures are taken to increase the solvency for the olefin.
Die Oxydation kann so durchgeführt werden, daß man das Olefin und den Sauerstoff gleichzeitig mit der Lösung in Berührung bringt, z. B. durch die Lösung perlen läßt. Es ist jedoch auch möglich, die Lösung zunächst mit dem Olefin zu beschicken, die Einleitung dann zu unterbrechen und erst dann den Sauerstoff in die beladene Lösung zu geben, um das Olefinoxyd aus der Lösung zu entfernen. Diese Stufen können sowohl unter Umpumpen der Lösung in zwei verschiedenen Gefäßen als -auch -in einem durchgeführt werden.The oxidation can be carried out so that the olefin and bringing the oxygen into contact with the solution at the same time, e.g. B. by the Solution pearls. However, it is also possible to first use the olefin in the solution to charge, then interrupt the introduction and only then the oxygen to be added to the loaded solution in order to remove the olefin oxide from the solution. These stages can be carried out by pumping the solution in two different vessels can also be carried out in one.
Nach vorstehendem Verfahren läßt sich insbesondere Äthylenoxyd herstellen. Nebenbei wird -je nach dem angewendeten pH - Acetaldehyd in wechselnden Mengen gebildet.In particular, ethylene oxide can be produced by the above process. In addition, depending on the pH used, acetaldehyde is formed in varying amounts.
Beispiel 148 g Quecksilber(II)-sulfat werden in 500 cm3 kaltem Wasser aufgeschwemmt und durch Einleiten von Äthylen in Lösung gebracht. Zu der klaren Lösung werden 65 g Natriumcarbonat gegeben.Example 148 g of mercury (II) sulfate are dissolved in 500 cm3 of cold water Suspended and brought into solution by introducing ethylene. To the clear one 65 g of sodium carbonate are added to the solution.
Die Lösung wird in ein von außen beheizbares und gegen Wärmeausstrahlung gut isoliertes Reaktionsrohr von 2 m Länge und 2 cm Durchmesser eingefüllt und annähernd zum Sieden erhitzt. Durch die Lösung wird stündlich ein Gemisch von 41 Äthylen und 1 1 Sauerstoff durchgeleitet, um das Äthylenoxyd in Freiheit zu setzen. Die Gase werden am unteren Ende des Reaktionsrohres durch eine Fritte eingeleitet. Am oberen Ende ist das Rohr zu einem Beruhigungsgefäß erweitert, auf das ein Rückfiußkühler aufgesetzt ist.The solution is in an externally heatable and against heat radiation Well insulated reaction tube of 2 m length and 2 cm diameter filled and approximately heated to boiling. Through the solution is a mixture of 41 ethylene and hourly 1 1 oxygen passed through to set the ethylene oxide free. The gases are introduced through a frit at the lower end of the reaction tube. At the top At the end of the pipe is widened to a calming vessel on which a reflux condenser is put on.
Das Abgas enthält nach 2 Tagen Reaktionsdauer 1,80 Volumprozent Äthylenoxyd, nach 3 Tagen 2,0 Volumprozent Äthylenoxyd. Im Laufe des dritten Tages stieg der Gehalt an Äthylenoxyd auf 3,65 Volumprozent. Das den Reaktor verlassende Gas enthielt außerdem noch Acetaldehyd und etwas Kohlendioxyd. Die Analysen wurden gaschromatographisch ausgeführt.After 2 days of reaction time, the exhaust gas contains 1.80 percent by volume of ethylene oxide, after 3 days 2.0 percent by volume of ethylene oxide. During the third day the Ethylene oxide content to 3.65 percent by volume. The gas leaving the reactor contained also acetaldehyde and some carbon dioxide. The analyzes were carried out by gas chromatography executed.
Claims (1)
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DE (1) | DE1109659B (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1190926B (en) * | 1961-03-17 | 1965-04-15 | Ici Ltd | Process for the production of olefin oxides and carboxylic acids |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR1038679A (en) * | 1951-04-21 | 1953-09-30 | Process for the action of oxygen on organic products in the gas phase |
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1959
- 1959-04-24 DE DEF28300A patent/DE1109659B/en active Pending
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