DE1114810B - Process for the preparation of alcohols and ketones by the oxidation of cycloaliphatic hydrocarbons - Google Patents

Process for the preparation of alcohols and ketones by the oxidation of cycloaliphatic hydrocarbons

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DE1114810B DEB46317A DEB0046317A DE1114810B DE 1114810 B DE1114810 B DE 1114810B DE B46317 A DEB46317 A DE B46317A DE B0046317 A DEB0046317 A DE B0046317A DE 1114810 B DE1114810 B DE 1114810B
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Description

Verfahren zur Herstellung von Alkoholen und Ketonen durch Oxydation von cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen Es ist bekannt, cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe durch Behandeln mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen in flüssiger Phase bei erhöhter Temperatur und unter Druck, gegebenenfalls in Gegenwart von Oxydationskatalysatoren, in Alkohole und Ketone überzuführen. Es ist auch bekannt, die Oxydation in mehreren hintereinandergeschalteten Stufen durchzuführen, wobei das flüssige Oxydationsgemisch nach jeder Stufe von den gas- und dampfförmigen Anteilen getrennt wird, bevor es in einem oder mehreren nachfolgenden Gefäßen nochmals mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas behandelt wird. Bei der Durchführung des Verfahrens in großtechnischem Maßstab ist es notwendig, auch die gas- und dampfförmigen Anteile aufzuarbeiten.Process for the production of alcohols and ketones by oxidation of cycloaliphatic hydrocarbons It is known cycloaliphatic hydrocarbons by treatment with oxygen or oxygen-containing gases in the liquid phase at elevated temperature and under pressure, optionally in the presence of oxidation catalysts, to be converted into alcohols and ketones. It is also known to cause oxidation in several ways carry out successive stages, with the liquid oxidation mixture after each stage of the gaseous and vaporous components is separated before it in one or more subsequent vessels again with oxygen or one Oxygen-containing gas is treated. When carrying out the procedure on an industrial scale, it is necessary to also include the gaseous and vaporous components to work up.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Cyclohexanol und Cyclohexanon durch Oxydation von Cyclohexan in flüssiger Phase mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen bei 100 bis 180° C und unter einem Druck von 2 bis 50 at in mehreren hintereinandergeschalteten Oxydationsgefäßen mit anschließender Kühlung und Trennung der kondensierten flüssigen von den nicht kondensierten gas- und dampfförmigen Anteilen, Wasserwäsche und Alkaliwäsche des flüssigen Oxydationsgemisches, nochmalige Kühlung der gas- und dampfförmigen Anteile, Abtrennen des Cyclohexans, Auswaschen der dann noch verbleibenden gas- und dampfförmigen Anteile mit gewaschenem Oxydationsprodukt und Rückführung des nicht umgesetzten Cyclohexans und des zum Waschen verwendeten Oxydationsproduktes in den Kreisprozeß.The invention is based on a process for the production of cyclohexanol and cyclohexanone by oxidation of cyclohexane in the liquid phase with oxygen or oxygen-containing gases at 100 to 180 ° C and under a pressure of 2 to 50 at in several consecutively connected oxidation vessels with subsequent Cooling and separation of the condensed liquid from the non-condensed gas and vaporous components, water washing and alkali washing of the liquid oxidation mixture, repeated cooling of the gaseous and vaporous components, separation of the cyclohexane, Wash out the remaining gaseous and vaporous components with washed Oxidation product and recycling of the unreacted cyclohexane and the to Washing used oxidation product in the cycle.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren dieser Art, wobei man die erhaltene Waschflüssigkeit und das abgetrennte Cyclohexan nicht getrennt einem Sammelbehälter und von dort aus dem Oxydationsgefäß bzw. dem mit Wasser und Alkali gewaschenen flüssigen Oxydationsprodukt nach der letzten Oxydationsstufe vor der Wasser- und Alkaliwäsche, vorteilhaft unter einem niedrigeren Druck als dem Reaktionsdruck, zuführt.The invention relates to a method of this type, wherein the obtained Washing liquid and the separated cyclohexane not separately in a collecting container and from there out of the oxidation vessel or the one washed with water and alkali liquid oxidation product after the last oxidation stage before the water and Alkali washing, advantageously under a pressure lower than the reaction pressure, feeds.

Diese Arbeitsweise ist anders als die des deutschen Patents 1046 610 und besitzt darüber hinaus erhebliche Vorteile. Durch das säurehaltige Produkt werden bei dem Verfahren des Patents 1046 610 (s. Abb. 1 des deutschen Patents 1046 610) bereits nach einigen Wochen die oberen Böden der Kolonne 39 und der Kühler 40 korrodiert, so daß die Kolonne schon nach einigen Monaten ausgewechselt werden muß. Dieses Verfahren ist daher nur dann kontinuierlich durchführbar, wenn man die Kolonne 39, den Kühler 40, die Verbindungsleitung, die Cyclohexanleiteng vom Gefäß 41 zum Reaktionsgefäß 4 und die Pumpen in dieser Leitung aus säurefestem Material anfertigt. Da für diese Zwecke nur kostbarer V2A-Stahl an Stelle des gewöhnlichen Eisens verwendet werden kann, wird das Verfahren erheblich verteuert. Demgegenüber wird - bei der erfindungsgemäßenArbeitsweise die Korrosion der entsprechenden Apparateteile vermieden, so daß diese aus gewöhnlichem Eisen hergestellt werden können.This way of working is different from that of the German patent 1046 610 and also has considerable advantages. Be through the acidic product in the process of patent 1046 610 (see Fig. 1 of German patent 1046 610) the upper trays of column 39 and cooler 40 corrode after just a few weeks, so that the column has to be replaced after a few months. This method can therefore only be carried out continuously if the column 39, the cooler 40, the connecting line, the cyclohexane lines from vessel 41 to the reaction vessel 4 and the pumps in this line are made of acid-proof material. As for this Purposes only valuable V2A steel is used instead of ordinary iron can, the process is considerably more expensive. In contrast, in the method of operation according to the invention the corrosion of the corresponding parts of the apparatus avoided, so that these from ordinary Iron can be made.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Cyclohexan bei 100 bis 180° C, insbesondere bei 124 bis 150° C, unter einem Druck von 2 bis 50 at, insbesondere 3 bis 35 at, durch Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase, vorteilhaft in Gegenwart von Katalysatoren, wie Kobalt, Kupfer, Mangan, Titan, Vanadium, Chrom, zweckmäßig in Form öllöslicher Verbindungen, z. B. als Formiate, Acetate oder Naphthenate, oxydiert. Als vorteilhaft hat sich bei diesem Verfahren die Verwendung von Kobaltnaphthenat als Oxydationskatalysator bewährt. Die Oxydation kann in einer oder in mehreren Stufen durchgeführt werden. Nach Ablauf der Oxydation oder bei Verwendung mehrerer Oxydationsstufen, auch zwischen diesen, wird bei dem Verfahren eine Wasserwäsche des flüssigen Oxydationsgemisches durchgeführt. Zweckmäßig werden die gas- und dampfförmigen Anteile des Oxydationsgemisches mit den flüssigen Anteilen zusammen der Wasserwäsche unterzogen. Man kann aber auch die gas- und dampfförmigen Anteile des Oxydationsgemisches vor dieser Wasserwäsche abtrennen. Das Wasser kann dem gas-und dampfförmigen Anteil zugemischt werden und dann die Kühlung und Zerlegung in flüssige, unveränderte Ausgangsstoffe, Waschwasser und gas- und dampfförmige Anteile vorgenommen werden. Das Wasser kann aber auch nach der Kühlung zugesetzt werden. Man kann aber auch erst die Kühlung und Zerlegung vornehmen und hierauf den abgetrennten flüssigen Ausgangsstoff mit Wasser waschen und anschließend vom Waschwasser trennen. Bei dieser Arbeitsweise kann man auch die gas- und dampfförmigen Anteile einer Wasserwäsche unterziehen.When carrying out the process according to the invention, cyclohexane is used at 100 to 180 ° C, in particular at 124 to 150 ° C, under a pressure of 2 to 50 at, in particular 3 to 35 at, by oxygen or oxygen-containing gases, advantageous in the presence of catalysts such as cobalt, copper, manganese, titanium, vanadium, chromium, expediently in the form of oil-soluble compounds, e.g. B. as formates, acetates or naphthenates, oxidized. The use of cobalt naphthenate has proven to be advantageous in this process proven as an oxidation catalyst. The oxidation can be in one or more Stages are carried out. At the end of the oxidation process or when using more than one Oxidation stages, also between these, are carried out in the process with a water wash of the liquid oxidation mixture carried out. The gaseous and vaporous ones are expedient Proportions of the oxidation mixture with the liquid parts together subjected to water washing. But you can also use the gaseous and vaporous components Separate the oxidation mixture before this water wash. The water can be gas and vapor component are added and then the cooling and decomposition into liquid, unchanged starting materials, washing water and gaseous and vaporous components made will. However, the water can also be added after cooling. But you can also carry out the cooling and dismantling first and then the separated liquid Wash the starting material with water and then separate it from the washing water. At this The gaseous and vaporous components of a water wash can also be used undergo.

Bei einem Verfahren, bei dem das flüssige Oxydationsgemisch nach beendeter Oxydation und gegebenenfalls zwischen den einzelnen Stufen mit Wasser gewaschen wird, ist es zweckmäßig, den aus den gas- und dampfförmigen Anteilen abgetrennten Ausgangsstoff einer dieser Wasserwäschen zuzugeben. Vorteilhaft gibt man den aus den gas- und dampfförmigen Anteilen des Oxydationsproduktes abgetrennten Ausgangsstoff demjenigen Waschgefäß zu, in dem das flüssige Oxydationsgemisch nach beendeter Oxydation mit Frischwasser gewaschen wird.In a method in which the liquid oxidation mixture after completion Oxidation and, if necessary, washed with water between the individual stages it is expedient to separate from the gaseous and vaporous fractions Add the starting material to one of these water washes. It is advantageous to spend it the starting material separated from the gaseous and vaporous components of the oxidation product to that washing vessel in which the liquid oxidation mixture after the oxidation has ended washed with fresh water.

Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß man nach der Abtrennung des Ausgangsstoffes aus den gas- und dampfförmigen Anteilen des Oxydationsproduktes die noch verbleibenden gas- und dampfförmigen Anteile mit einem Teil des flüssigen Oxydationsproduktes, das aus Alkoholen und Ketonen besteht, wäscht. Das Oxydationsprodukt wird hierauf nochmals mit Wasser gewaschen, um aufgenommene saure Bestandteile abzutrennen. Hierbei ist es zweckmäßig, das als Waschflüssigkeit benutzte Oxydationsprodukt zusammen mit dem aus den gas- und dampfförmigen Anteilen abgetrennten Ausgangsstoff mit Wasser zu waschen. Das Oxydationsprodukt kann gegebenenfalls zusammen mit dem Ausgangsstoff einer Wäsche, in der das bei der Oxydation entstehende Gemisch mit Wasser behandelt wird, zugeleitet werden. Vorzugsweise wählt man in diesem Fall eine Wäsche, in der Frischwasser verwendet wird. Die Abtrennung der flüchtigen Anteile durch Waschen, Kühlung und Trennung erfolgt zweckmäßig unter Druck, vorteilhaft unter dem Reaktionsdruck.A particular embodiment of the process consists in that one after the starting material has been separated from the gaseous and vaporous components of the oxidation product with the remaining gaseous and vaporous components part of the liquid oxidation product, which consists of alcohols and ketones, washes. The oxidation product is then washed again with water in order to absorb to separate acidic components. It is useful here to use the washing liquid used oxidation product together with that from the gaseous and vaporous components Wash the separated starting material with water. The oxidation product can optionally together with the starting material of a laundry, in which the resulting from the oxidation Mixture is treated with water, are fed. It is preferable to choose in in this case a wash that uses fresh water. The separation of the volatile fractions by washing, cooling and separation is expediently carried out under Pressure, advantageously below the reaction pressure.

Nach einer besonders günstigen Ausführungsform des Verfahrens wird der Reaktionsdruck, unter dem sich das bei der Oxydation gebildete flüssige Oxydationsgemisch befindet, um mindestens 5 at, z. B. 5 bis 10 at, vermindert, bevor das Oxydationsgemisch in die letzte Wäsche, die vorteilhaft mit Frischwasser vorgenommen wird, gelangt. Der aus den gas- und dampfförmigen Anteilen durch Kühlung und Trennung unter Reaktionsdruck gewonnene Ausgangsstoff gelangt dann in die unter niedrigem Druck arbeitende Wäsche für das flüssige Oxydationsgemisch. Wenn die gasförmigen Anteile mit einem Teil des Oxydationsproduktes unter Reaktionsdruck gewaschen werden, soll dieser Teil des Oxydationsproduktes ebenfalls der unter vermindertem Druck betriebenen Wäsche zugeführt werden. In diesem Fall wird der Wäsche eine größere Menge an Wasser zugeführt, als zur alleinigen Behandlung des flüssigen Ausgangsstoffes notwendig wäre. Es kann somit mit dem geringsten Energieaufwand die Wäsche der aus den gas- und dampfförmigen Anteilen abgetrennten Ausgangsstoffe und gasförmigen Anteile vorgenommen werden.According to a particularly favorable embodiment of the method the reaction pressure under which the liquid oxidation mixture formed during oxidation is located to at least 5 at, e.g. B. 5 to 10 at, reduced before the oxidation mixture gets into the last wash, which is advantageously done with fresh water. That from the gaseous and vaporous components by cooling and separation under reaction pressure The raw material obtained then ends up in the laundry that works under low pressure for the liquid oxidation mixture. When the gaseous components with a part of the oxidation product should be washed under reaction pressure, this part should of the oxidation product also of the laundry operated under reduced pressure are fed. In this case, a larger amount of water is added to the laundry, than would be necessary for the sole treatment of the liquid starting material. It can thus washing the gas and vapor forms with the least amount of energy Fractions of separated starting materials and gaseous fractions are made.

Beispiel 9 ms Cyclohexan werden stündlich durch zwei hintereinandergeschaltete senkrechte Reaktionsgefäße 1 und 4 von je 4 m3 Inhalt geleitet. In jedes Reaktionsgefäß wird das zu oxydierende Produkt bei einer Temperatur von 110° C eingeführt. Außerdem werden in jedes Gefäß stündlich 300 m3 Luft und 15 g Kobalt in Form einer Lösung von Kobaltnaphthenat in Cyclohexan eingeführt. Die Reaktionstemperatur wird bei etwa 140° C und der Druck bei 25,at gehalten. Am oberen Ende eines jeden Reaktionsgefäßes entweicht das Oxydationsgemisch, in dem sich flüssige, gas- und dampfförmige Anteile befinden. Es wird nach jedemOxydationsgefäß stündlich mit 130 bis 140 kg Waschwasser vermischt und gelangt dann über die Leitungen 2 und 5 in die Abscheidegefäße 3 und 6, wo das Oxydationsgemisch in gas- bzw. dampfförmige, flüssige Anteile und Wasser getrennt wird. Die flüssigen Anteile des Oxydationsgemisches der ersten Oxydationsstufe werden mit Luft und Katalysatorlösung in die zweite Oxydationsstufe 4 geführt. Das Oxydationsgemisch der zweiten Stufe wird nach der Wäsche mit Waschwasser und Abtrennung des Wassers in dem Gefäß 6 mit 250 kg frischem Wasser gemischt. In einem weiteren Abscheidegefäß 8 erfolgt die Trennung von Oxydationsgemisch und Waschwasser. Dieses wird in zwei Teile zerlegt, die als Waschwasser für das Oxydationsgemisch der ersten und zweiten Stufe dienen.Example 9 ms of cyclohexane are passed every hour through two vertical reaction vessels 1 and 4, each with a volume of 4 m 3, connected in series. The product to be oxidized is introduced into each reaction vessel at a temperature of 110.degree. In addition, 300 m3 of air and 15 g of cobalt in the form of a solution of cobalt naphthenate in cyclohexane are introduced into each vessel every hour. The reaction temperature is kept at about 140 ° C. and the pressure at 25 atm. The oxidation mixture, which contains liquid, gaseous and vaporous components, escapes at the top of each reaction vessel. After each oxidation vessel, it is mixed with 130 to 140 kg of washing water every hour and then passes through lines 2 and 5 into separating vessels 3 and 6, where the oxidation mixture is separated into gaseous or vaporous, liquid components and water. The liquid components of the oxidation mixture of the first oxidation stage are fed into the second oxidation stage 4 with air and catalyst solution. The oxidation mixture of the second stage is mixed after washing with washing water and separation of the water in the vessel 6 with 250 kg of fresh water. The oxidation mixture and wash water are separated in a further separation vessel 8. This is divided into two parts, which serve as washing water for the oxidation mixture of the first and second stages.

Die gas- und dampfförmigenAnteile aus den beiden Abscheidegefäßen werden über die Leitungen 9 und 10 unter dem Reaktionsdruck vereint und dann im Kühler 11 auf Raumtemperatur gekühlt. Dabei werden in dem Abscheider 12 stündlich 200 g Cyclohexan abgeschieden. Die gasförmigen Anteile werden über Leitung 13 einer mit Füllkörpern versehenen Kolonne 14 zugeführt, in der sie im Gegenstrom stündlich mit 200 kg Oxydationsprodukt aus der Leitung 15, das aus Cyclohexanon und Cyclohexanol besteht, gewaschen werden. Das Oxydationsprodukt nimmt stündlich 25 kg Cyclohexan auf. Dieses Oxydationsprodukt wird über die Leitung 16 zusammen mit dem durch Kühlung abgeschiedenen 200 kg Cyclohexan in die Leitung? des Oxydationsgemisches der letzten Stufe eingeführt, bevor dieses mit 250 kg frischem Wasser gemischt wird. Um die Zuführung des Oxydationsproduktes und des abgetrennten Cyclohexans zu dieser Leitung zu ermöglichen, wird der Druck des Oxydationsgemisches mit Hilfe eines Druckerniedrigungsventils 17, das sich vor der Zufuhrstelle befindet, auf 20 at erniedrigt.The gaseous and vaporous components from the two separation vessels are combined via lines 9 and 10 under the reaction pressure and then cooled in the cooler 11 to room temperature. In this case, 200 g of cyclohexane are separated per hour in the separator 12. The gaseous components are fed via line 13 to a packed column 14 in which they are washed hourly in countercurrent with 200 kg of oxidation product from line 15, which consists of cyclohexanone and cyclohexanol. The oxidation product absorbs 25 kg of cyclohexane per hour. This oxidation product is passed through line 16 together with the 200 kg of cyclohexane separated by cooling into line? of the oxidation mixture of the last stage is introduced before it is mixed with 250 kg of fresh water. In order to enable the oxidation product and the separated cyclohexane to be fed to this line, the pressure of the oxidation mixture is reduced to 20 atm with the aid of a pressure reducing valve 17, which is located in front of the feed point.

Das mit Frischwasser gewaschene Oxydationsgemisch der letzten Stufe wird mit 120 kg einer 15%-igen Natronlauge vermischt und dann in einem Abscheider 18 von der mit sauren Stoffen beladenen Lauge getrennt. Das Oxydationsgemisch wird hierauf mit 120 kg frischem Wasser vermischt und in einem weiteren Abscheider 19 von dem Waschwasser getrennt, das, soweit erforderlich, zur Herstellung neuer Lauge dient.The oxidation mixture of the last stage washed with fresh water is mixed with 120 kg of a 15% sodium hydroxide solution and then in a separator 18 separated from the liquor loaded with acidic substances. The oxidation mixture will then mixed with 120 kg of fresh water and placed in a further separator 19 separated from the washing water, which, if necessary, for the production of new lye serves.

Das Oxydationsgemisch wird dann erhitzt und in kontinuierlicher Arbeitsweise zunächst von etwa 8,5 m3 Cyclohexan befreit. Aus dem Rückstand werden stündlich 200 kg für die Wäsche der gasförmigen Anteile entnommen. In einer zweiten Destillationsstufe wird der Rückstand in 110 kg Cyclohexan und 160 kg Cyclohexanol zerlegt.The oxidation mixture is then heated and operated continuously initially freed from about 8.5 m3 of cyclohexane. From the residue will be hourly 200 kg for washing the gaseous Shares withdrawn. In a In the second distillation stage, the residue is dissolved in 110 kg of cyclohexane and 160 kg of cyclohexanol disassembled.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Cyclohexanol und Cyclohexanon durch Oxydation von Cyclohexan in flüssigerPhase mitSauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen bei 100 bis 180° C und unter einem Druck von 2 bis 50 at in mehreren hintereinandergeschalteten Oxydationsgefäßen mit anschließender Kühlung und Trennung der kondensierten flüssigen von den nicht kondensierten gas-und dampfförmigen Anteilen, Wasserwäsche und Alkaliwäsche des flüssigen Oxydationsgemisches, nochmalige Kühlung der gas- und dampfförmigen Anteile, Abtrennen des Cyclohexans, Auswaschen der dann noch verbleibenden gas- und dampfförmigen Anteile mit gewaschenem Oxydationsprodukt und Rückführung des nicht umgesetzten Cyclohexans und des zum Waschen verwendeten Oxydationsproduktes in den Kreisprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß man die erhaltene Waschflüssigkeit und das abgetrennte Cyclohexan nicht getrennt einem Sammelbehälter und von dort aus dem Oxydationsgefäß bzw. dem mit Wasser und Alkali gewaschenen flüssigen Oxydationsprodukt, sondern zusammen dem Strom des flüssigen Oxydationsgemisches nach der letzten Oxydationsstufe vor der Wasser- und Alkaliwäsche, vorteilhaft unter einem niedrigeren Druck als dem Reaktionsdruck, zuführt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1009 625; deutsche Patentschrift Nr. 859 465; USA.-Patentschriften Nr. 2 615 921, 2 790 004. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1046 610.PATENT CLAIM: Process for the production of cyclohexanol and cyclohexanone by oxidation of cyclohexane in the liquid phase with oxygen or oxygen-containing gases at 100 to 180 ° C and under a pressure of 2 to 50 atm in several oxidation vessels connected in series with subsequent cooling and separation of the condensed liquid from the non-condensed Gaseous and vaporous fractions, water washing and alkali washing of the liquid oxidation mixture, repeated cooling of the gaseous and vaporous fractions, separation of the cyclohexane, washing out of the then remaining gaseous and vaporous fractions with washed oxidation product and recycling of the unreacted cyclohexane and that used for washing oxidation product in the cycle, characterized in that the washing liquid obtained and the separated cyclohexane not separated a collection container and from there the Oxydationsgefäß and the washed with water and alkali flüssi gen oxidation product, but together with the flow of the liquid oxidation mixture after the last oxidation stage before the water and alkali washing, advantageously under a pressure lower than the reaction pressure. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1009 625; German Patent No. 859,465; U.S. Patents Nos. 2,615,921, 2,790,004. Prior Patents Considered: German Patent No. 1046,610.
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