DE19727715A1 - Verfahren zur Herstellung von 1,4-Butandiol - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 1,4-ButandiolInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1,4-Butandiol durch
kontinuierliche katalytische Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol an einem suspen
dierten Katalysator. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ab
trennung von suspendierten Katalysatoren aus einem flüssigen Reaktions
gemisch durch Querstromfiltration.
1,4-Butandiol findet in der Technik in großen Mengen beispielsweise bei der
THF-Herstellung oder als Diolkomponente in Polyestern Anwendung. Bei der
Herstellung von 1,4-Butandiol wird 2-Butin-1,4-diol in flüssiger Phase an
einem suspendierten Katalysator, oft Raney-Nickel oder einem Festbettkataly
sator bei hohen Drücken mit Wasserstoff hydriert. Die Temperatur bei der
Hydrierung liegt dabei beispielsweise bei etwa 150°C. Nach der Umsetzung
muß der Katalysator vom flüssigen Reaktionsgemisch getrennt werden, was
im Falle von Festbettkatalysatoren problemlos ist. Zur Abtrennung des
suspendierten Katalysators sind unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren
eingesetzt worden.
In der DD-A-2 19 184 ist ein Verfahren zur katalytischen Hydrierung von
2-Butin-1,4-diol beschrieben, bei dem der Katalysator kontinuierlich in einem
Sedimentationsgefäß abgetrennt und als Kreislaufstrom in den verwendeten
Rührreaktor zurückgeführt wird. Der Gaseintrag zur Reduktion erfolgt dabei
durch einen Hohlrührer. In einer zweiten Stufe wird die Reaktion an einem
Festbettkatalysator bis zu hohem Umsatz weitergeführt.
In der DD-A-2 98 504 ist ein Verfahren zur Aufarbeitung von Nickelkataly
sator-beladenen Hydrierprodukten für die Anilingewinnung beschrieben. Dabei
wird der suspendierte Nickelkatalysator durch Zentrifugalseparation vom
Reaktionsgemisch getrennt und gegebenenfalls in die Umsetzung zurückge
führt.
In der US 4,182, 919 ist ein Verfahren für Umsetzungen in Systemen mit
suspendierten Katalysatoren beschrieben. Dabei ist der Reaktor mit einem
Filter ausgerüstet, mit dem der Katalysator im Reaktor abgetrennt werden
kann. Der Filter wird dabei so im Reaktor angeordnet, daß seine Oberfläche
vom gerührten Reaktionsgemisch überstrichen wird, wodurch eine übermäßige
Ablagerung des pulverförmigen Katalysators auf der Oberfläche des Filterme
diums verhindert werden soll. Der Filter kann dabei in Art einer Tasche,
eines Zylinder, einer spiralförmigen Röhre, Platte oder ähnlichem ausgestaltet
sein. Dabei wird ein flexibles Filtermedium bevorzugt eingesetzt. Es wird
ausgeführt, daß bei Verwendung eines festen Filtermaterials, wie Keramik
und gesinterten Metallen die Filtriergeschwindigkeit nach längerer Reaktions
zeit abnimmt und es erforderlich ist, den Filter rückzuwaschen. Das bedeu
tet, daß die Strömungsrichtung im Filter umgekehrt werden muß, um abgela
gerte Teilchen zu entfernen. Hierzu muß der Reaktionsablauf unterbrochen
werden. Es wird ferner erläutert, daß für starre Filtermedien der Effekt des
Rückwaschens relativ gering ist, so daß die Filterleistung stark nachläßt. Das
Rückwaschen muß oft in relativ kurzen Zeitabschnitten erfolgen.
Nachteilig beim Einsatz der Sedimentation zur Katalysatorabtrennung ist die
Notwendigkeit des Bereitstellens großer Sedimentationsgefäße, die als wesent
liche Anlagenteile hohe Investitionskosten verursachen. Zudem werden
insbesondere feine Katalysatorpartikel, die nur langsam sedimentieren, nicht
abgeschieden. Dies führt zu einem ständigen Katalysatorverlust der kleinsten,
im allgemeinen aktivsten Teilchen und dadurch bedingten hohen Katalysator
kosten.
Der Einsatz von Zentrifugen hat neben dem ebenfalls erfolgenden Austrag
von Feinstteilen den weiteren Nachteil, daß der zusätzliche Apparat aufgrund
seiner Bewegungen verschleißanfallig ist und entsprechend hohe Betriebs
kosten verursacht.
Die Abtrennung suspendierter Katalysatoren durch Filtration hat im allgemei
nen den Nachteil, daß auf dem Filtermedium ein Filterkuchen aufgebaut
wird, der die Filterleistung stetig verschlechtert und sich nicht für einen
stabilen kontinuierlichen Betrieb eignet. Auch die Anordnung von Filtermitteln
in Rührreaktoren im Bereich hoher Turbulenz führt nicht zu einer Lösung
des Problems, da zur Aufrechterhaltung der Filterleistung regelmäßiges
Rückspülen erforderlich ist, was eine Unterbrechung des kontinuierlichen
Betriebes bedeutet. Außerdem sind die Strömungsverhältnisse an einer in
einem Rührbehälter eingebauten Filterkerze nicht genau definiert, was eine
Auslegung einer Anlage erschwert.
Zur Lösung der Ablagerungsprobleme in üblichen Filtermedien wurde die
Querstromfiltration (Crossflow-Filtration) vorgeschlagen. Dabei wird eine
Filtermembran ständig von der Suspension, die filtriert werden soll, über
strömt, so daß ein Deckschichtaufbau durch zurückgehaltene Teilchen ver
mieden werden kann. Die Suspension strömt dabei quer zur Filtrationsrich
tung. Das Prinzip der Querstromfiltration ist allgemein beschrieben in S.
Ripperger, Chem.-Ing.-Tech. 60 (1988) Nr. 3, Seiten 155 bis 161. Als
Filtermembranen werden dabei überwiegend Membranen aus Polymeren
eingesetzt, beispielsweise aus Celluloseacetat, Polyamid, Polypropylen,
Polyvinyliden, Fluorid oder Polytetrafluorethylen.
Ein derartiges Querstromfiltrationsverfahren ist in DE-A-28 04 225 beschrie
ben. In einem Verfahren zur Erzeugung einer katalysatorfreien Butindiollö
sung aus einer suspendierten Katalysator enthaltenden Butindiollösung wird
die katalysatorhaltige Lösung mit einer Geschwindigkeit von mindestens 1
m/s über eine Polyamidfiltermembran geführt, die eine mittlere Porengröße
von 10 nm aufweist. Die Butindiolsynthese wird dabei durch kontinuierliche
Umsetzung von Acetylen mit Formaldehyd in wäßriger Lösung an schwerme
tallhaltigen, im Reaktionsgemisch suspendierten Katalysatoren durchgeführt.
Bei der katalytischen Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol zu 1,4-Butandiol wird
bei Temperaturen oberhalb von 100°C, in der Regel 140 bis 160°C bei
einem Druck von mehr als 20 bar gearbeitet. Polymermembranen weisen
jedoch nur eine Temperaturbeständigkeit bis etwa 80°C auf und zeigen eine
mangelnde Chemikalienbeständigkeit. Beispielsweise können sie in Gegenwart
bestimmter Lösungsmittel quellen und so ihre Struktur verändern. Auch die
mechanische Festigkeit der Membranen bei Druckbelastung ist oft unzurei
chend.
Bei der kontinuierlichen Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol zu 1,4-Butandiol
wird das Reaktionsgemisch zudem mechanisch stark bewegt (beispielsweise
durch Rühren) und mechanisch stark belastet (beispielsweise durch Pumpen
im Kreislauf). Dabei werden die Katalysatorteilchen im Laufe der Zeit zu
einem immer feineren Pulver zerrieben. Es ist jedoch erwünscht und not
wendig, den Katalysator aus dem Reaktionsgemisch möglichst vollständig
abzutrennen. Zum einen führt eine unvollständige Abtrennung des Katalysa
tors zu einem Verlust an teurem Katalysator, zum anderen können im
Produktstrom verbleibende Feststoffanteile zu Verschmutzungen in nachfolgen
den Anlagenteilen, beispielsweise in Destillationskolonnen führen. Hierdurch
müssen diese Anlagenteile oft gereinigt werden, wodurch Stillstandzeiten der
gesamten Anlage und damit Produktivitätsverluste verursacht werden. Außer
dem sollte das gewünschte Produkt möglichst rein erhalten werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens
zur Abtrennung von suspendierten Katalysatoren aus einem flüssigen Reak
tionsgemisch, das die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet und eine
möglichst vollständige Katalysatorrückhaltung gewährleistet. Dabei soll das
Verfahren auch unter Bedingungen durchführbar sein, die bei der katalyti
schen Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol zu 1,4-Butandiol herrschen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemaß gelöst durch Bereitstellung eines Ver
fahrens zur Abtrennung von suspendierten Katalysatoren aus einem flüssigen
Reaktionsgemisch durch Querstromfiltration des katalysatorhaltigen Reaktions
gemisches an einer Membran, bei dem die Membran aus anorganischem
Material aufgebaut ist und einen mittleren Porendurchmesser von weniger als
1000 nm aufweist.
Es wurde erfindungsgemäß gefunden, daß Membranen aus anorganischem
Material mit einem mittleren Porendurchmesser von weniger als 1000 nm
zur Abtrennung von suspendierten Katalysatoren aus einem flüssigen Reak
tionsgemisch, insbesondere einem Reaktionsgemisch aus der katalytischen
Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol zu 1,4-Butandiol geeignet sind, da sie eine
hohe Abtrennleistung mit einer langen Standzeit und einen zuverlässigen
Betrieb der Anlage garantieren.
Bei der katalytischen Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol zu 1,4-Butandiol
werden als Katalysatoren die für diese Umsetzung üblichen Hydrierkatalysato
ren eingesetzt. Sie enthalten in der Regel eines oder mehrere Elemente der
I., VI., VII. oder VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente,
bevorzugt Kupfer, Chrom, Molybdän, Mangan, Rhenium, Eisen, Ruthenium,
Cobalt, Nickel, Platin und/oder Palladium. Besonders bevorzugt verwendet
man Katalysatoren, die mindestens ein Element, ausgewählt aus Kupfer,
Chrom, Molybdän, Eisen, Nickel, Platin und Palladium enthalten.
Der Metallgehalt dieser Katalysatoren liegt in der Regel zwischen 0, 1 bis
100 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis
95 Gew.-%.
Der Katalysator enthält dabei vorzugsweise zusätzlich mindestens ein Ele
ment, ausgewählt aus den Elementen der II., III., IV. und VI. Hauptgruppe,
der II., III., IV. und V. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente
und der Lanthaniden als Promotor zur Aktivitätssteigerung.
Der Promotorgehalt des Katalysators beträgt in der Regel bis 5 Gew.-%,
vorzugsweise 0,001 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 3 Gew.-%.
Als Katalysatoren können Fällungs-, Träger-, oder Raney-Typ-Katalysatoren
verwendet werden, deren Herstellung beispielsweise in Ullmann, Encyclopä
die der Technischen Chemie, 4. Auflage, 1977, Band 13, Seiten 558 bis
665 beschrieben ist.
Vorzugsweise handelt es sich um Katalysatoren des Raney-Typs. Beispiele
derartiger Katalysatoren sind Raney-Nickel, Raney-Kupfer, Raney-Cobalt,
Raney-Nickel/Molybdän, Raney-Nickel/Kupfer, Raney-Nickel/Chrom, Raney-
Nickel/Chrom/Eisen oder Rhenium-Schwamm. Raney-Nickel/Molybdän-Kataly
satoren können beispielsweise nach dem in US 4,153,578 beschriebenen
Verfahren hergestellt werden. Diese Katalysatoren werden auch beispielsweise
von Degussa, 63403 Hanau, Deutschland vertrieben. Bin Raney-Nickel-
Chrom-Eisen-Katalysator wird beispielsweise unter der Handelsbezeichnung
Katalysatortyp 11 112 W® von Degussa vertrieben.
Suspendierte Katalysatoren werden mit einer Partikelgröße im allgemeinen
von 0,1 bis 500 µm, bevorzugt 0,5 bis 200 µm, besonders bevorzugt 1 bis
100 µm eingesetzt. Dabei wird durch die mechanische Beanspruchung
während der Umsetzung durch Rühren und Pumpen des Reaktionsgemisches
die Partikelgröße des Katalysators im Laufe der Zeit verkleinert. Bei hohen
Energieeinträgen in das Reaktionsgemisch sind die Katalysatorteilchen beson
ders hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, so daß die Zerkleinerung
schneller voranschreitet. Dies erschwert normalerweise die Abtrennung des
Katalysators aus dem Reaktionsgemisch.
Dies geht beispielsweise aus den Ergebnissen eines Versuches hervor, bei
dem eine 50 Gew.-%ige Lösung von 1,4-Butandiol in Wasser, die ferner 10
Gew.-% des Katalysators BK 111 W® von Degussa (Raney-Nickel/Molybdän)
enthielt, bei Raumtemperatur und Normaldruck mittels einer Kreiselpumpe
mit offenem Laufrad mit einem Durchsatz von 3 m3/h durch den Umpump
kreis eines Rührreaktors gepumpt wurde. Die Teilchengrößenverteilung des
Katalysators wurde nach einer Stunde, 22 Stunden und 200 Stunden mittels
eines Sympatec HELOS (Lösungsmittel-Küvette) analysiert. Die Ergebnisse
sind in Fig. 1 dargestellt, wobei der Durchgang D in Prozent gegen die
Partikelgröße d in µm aufgetragen ist. Die Teilchengrößenverteilung wurde
nach 1 Stunde (hohle Quadrate) nach 22 Stunden (hohle Kreise) beziehungs
weise 200 Stunden (ausgefüllte Kreise) bestimmt. Aus Fig. 1 ist erkennbar,
daß sich die Partikelgröße im Laufe der Zeit deutlich verkleinert. Insbeson
dere nach 200 Stunden ist ein deutlicher Anteil an kleinen Partikeln enthal
ten. Aus diesem Grunde beträgt der mittlere Porendurchmesser der Membran
weniger als 1000 nm, vorzugsweise 10 bis 100 nm, insbesondere 20 bis 50
nm.
Die Membran kann dabei auch aus einem beliebigen anorganischen Material
aufgebaut sein. Vorzugsweise ist die Membran aus Keramikmaterial aufge
baut. Beispiele für Substanzen, aus denen die Keramik aufgebaut sein kann,
sind Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid und Titandioxid. Besonders bevorzugt ist
die Membran aus Aluminiumoxid/Zirkonoxid aufgebaut. Geeignete Mem
branen werden beispielsweise von der Firma Membraflow unter der Bezeich
nung Membralox angeboten.
Die Membran kann jede geeignete Geometrie aufweisen. Vorzugsweise wird
die Membran in Form zylindrischer Röhren eingesetzt. Dabei beträgt der
Innendurchmesser vorzugsweise 4 bis 6 mm und die Lange der Röhre 0,85
bis 1,02 m.
Das katalysatorhaltige Reaktionsgemisch fließt entlang der Membran mit einer
Strömungsgeschwindigkeit von vorzugsweise mindestens 1,5 m/s, besonders
bevorzugt 1 bis 5 m/s, insbesondere 2 bis 4 m/s.
Die vorstehend beschriebenen Membranen aus einem anorganischen Material
können in einer Vielzahl von Reaktionsgemischen mit suspendiertem Kataly
sator eingesetzt werden. Vorzugsweise werden sie zur Abtrennung von
suspendierten katalysatorhaltigen Reaktionsgemischen aus der katalytischen
Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol zu 1,4-Butandiol eingesetzt.
Eine derartige Umsetzung ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen
Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 196 417 07.4 mit dem Titel "Ver
fähren zur Herstellung von 1,4-Butandiol durch katalytische Hydrierung von
1,4-Butindiol" beschrieben. In dieser Patentanmeldung sind auch geeignete
Reaktionsbedingungen angegeben.
Die katalytische Hydrierung wird vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich
von 20 bis 300°C, bevorzugt 60 bis 220°C, besonders bevorzugt 120 bis
180°C, speziell 140 bis 160°C durchgeführt. Dabei werden allgemein
Temperaturen oberhalb 100°C bevorzugt. Der Druck beträgt 1 bis 200 bar,
bevorzugt 3 bis 150 bar, besonders bevorzugt 5 bis 100 bar, insbesondere
20 bis 100 bar. Oft wird bei einem Druck von mehr als 20 bar gearbeitet.
Dabei wird vorzugsweise mit Werten des flüssigkeitsseitigen volumenbezoge
nen Stoffübergangskoeffizienten kLa von 0,1 bis 1 s-1 gearbeitet. Vorzugs
weise beträgt der Stoffübergangskoeffizient 0,2 bis 1 s-1
Eine Definition des volumenbezogenen flüssigkeitsseitigen Stoffübergangs koeffizienten zwischen der Gasphase und der Flüssigkeitsphase ist in der vorstehend angegebenen deutschen Patentanmeldung sowie in P. Wilkinson et al.: "Mass transfer and bubble size distribution in a bubble column under pressure", Chemical Engineering Science, Vol. 49 (1994) Nr. 9, Seiten 1417-1427, Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie, Weinheim, 4. Auflage, 1973, Band 3, Seiten 495 bis 499, H. Hoffmann: "Gepackte Aufstrom-Blasensäulen", Chem.-Ing.-Tech. 54, (1982) Nr. 10, Seiten 865 bis 876 und A. Marquez et al.: "A review of recent chemical techniques for the determination of the volumetric mass-transfer coefficient kLa in gas-liquid reactors", Chemical Engineering and Processing, 33 (1994) Seiten 247 bis 260 beschrieben.
Eine Definition des volumenbezogenen flüssigkeitsseitigen Stoffübergangs koeffizienten zwischen der Gasphase und der Flüssigkeitsphase ist in der vorstehend angegebenen deutschen Patentanmeldung sowie in P. Wilkinson et al.: "Mass transfer and bubble size distribution in a bubble column under pressure", Chemical Engineering Science, Vol. 49 (1994) Nr. 9, Seiten 1417-1427, Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie, Weinheim, 4. Auflage, 1973, Band 3, Seiten 495 bis 499, H. Hoffmann: "Gepackte Aufstrom-Blasensäulen", Chem.-Ing.-Tech. 54, (1982) Nr. 10, Seiten 865 bis 876 und A. Marquez et al.: "A review of recent chemical techniques for the determination of the volumetric mass-transfer coefficient kLa in gas-liquid reactors", Chemical Engineering and Processing, 33 (1994) Seiten 247 bis 260 beschrieben.
Die Umsetzung kann dabei in einer Vielzahl von Reaktoren durchgeführt
werden.
Beispielsweise wird die Hydrierung in einem Rührreaktor durchgeführt, bei
dem die Membran in einem gesonderten Umpumpkreis angeordnet ist. Die
Hydrierung kann auch in einer Blasensäule oder einem Strahldüsenreaktor
durchgeführt werden, wobei die Membran im Flüssigkeitskreislauf angeordnet
ist.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Membran aus anorganischem Material muß
neben der hohen Temperaturbeanspruchung auch einer Druckbeanspruchung
standhalten. Dabei muß eine absolut dichte Abtrennung von Permeatseite und
Retentatseite der Filtermembran zur Gewährleistung einer vollständigen
Abtrennung des Katalysators erreicht werden. Dazu wird das Gehäuse der
Filtermembran vorzugsweise aus metallischen Werkstoffen angefertigt, da es
dem Reaktordruck standhalten muß. Da sich die linearen thermischen Aus
dehnungskoeffizienten metallischer Werkstoffe stark von denen keramischer
Materialien unterscheiden, können Filtermaterial und Gehäuse nicht fest
verbunden werden, da dies zu einem Bruch des spröden Filtermaterials
führen würde. Erfindungsgemäß wird die Membran auf spezielle Weise im
Metallgehäuse gelagert, wie es in Fig. 2 in einer Querschnittsdarstellung
angegeben ist. Dabei bezeichnen die Bezugszeichen
1
Einführung für das katalysatorhaltige Reaktionsgemisch (Retentat)
2
Dichtungsring
3
Beilagering als Montagehilfe
4
röhrenförmige Keramikmembran
5
Permeataustrag.
Durch den speziellen Aufbau der Filtriereinheit, wie er in Fig.
2 für eine Seite der röhrenförmigen Keramikmembran dargestellt ist, ist ein sicherer
Betrieb auch bei Temperaturschwankungen gewährleistet.
Mit den erfindungsgemäß verwendeten Membranen ist die katalytische Hy
drierung von 2-Butin-1,4-diol mit hohen Raum-Zeit-Ausbeuten und Selektivi
täten bei einer zeitlich konstanten Filterleistung möglich. Weder eine Unter
brechung des Prozesses zu Reinigungszwecken oder zum Rückspülen noch
eine doppelte Ausführung der Filtrationseinheit zum wechselseitigen Betrieb
ist erforderlich. Dadurch ist die Verfügbarkeit der entsprechenden Produk
tionsanlage hoch und der Investitionsaufwand gering. Durch die vollständige
Rückhaltung des Katalysators wird dieser optimal genutzt, und die Katalysa
torkosten werden gering gehalten. Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Die Apparatur besteht auf einem 40 Liter fassenden Druckreaktor mit einem
Hohlwellenbegasungsrührer und thermostatisiertem Doppelmantel sowie einer
Druckhaltevorrichtung. Am Reaktor befindet sich ein Umpumpkreis mit einer
Umwälzpumpe. Auf der Druckseite der Umwälzpumpe sind nacheinander ein
Röhrenwärmetauscher mit einer Fläche von 0,17 m2 und die erfindungs
gemäße Filtrationseinheit angeordnet. Die Filtrationseinheit besteht aus einem
Multikanalelement mit 19 röhrenförmigen Keramikmembranen von 4 mm
Durchmesser und 1,02 m Lange (Fläche = 0,24 m2). Der Einbau erfolgt
dabei wie vorstehend ausgeführt.
Im Reaktor wurden 23 Liter 50 Gew.-%ige Lösung von 1,4-Butandiol in
Wasser vorgelegt. Es wurden sodann 3 kg Raney-Nickel/Molybdän
(BK 111 W® von Degussa) zugesetzt. Der Gasraum wurde durch dreimaliges
Aufdrücken von 6 bar Stickstoff und Entspannen inertisiert. Durch das
gleiche Verfahren wurde der Stickstoff gegen Wasserstoff ausgetauscht. Der
Rührer wurde mit 500 U/min betrieben und der Reaktorinhalt auf 150°C
erwärmt und während der gesamten Versuchsdauer auf dieser Temperatur
gehalten. Der Wasserstoffdruck wurde sodann auf 35 bar erhöht und durch
eine Druckhaltung während des gesamten Versuchs auf diesem Wert gehal
ten. Dabei wurde ständig 1 Nm3/h Wasserstoff als Abgas entnommen. Die
Umwälzpumpe wurde in Betrieb genommen und eine Flüssigkeitsmenge von
3 m3/h umgepumpt. In den Reaktor wurden unter diesen Bedingungen 7,7
kg/h einer 56 Gew.-%igen Lösung von 2-Butin-1,4-diol in Wasser zugefüh
ren und gleichzeitig auf der Permeatseite des Querstromfilters eine entspre
chende Flüssigkeitsmenge entnommen, so daß der Flüssigkeitsinhalt des
Reaktors konstant blieb. Es wurden 3 unterschiedliche Membranen mit
mittleren Porendurchmessern von 20 nm, 50 nm und 200 nm eingesetzt. Mit
200 nm Porendurchmesser war die Membran sehr schnell verstopft und der
Versuch mußte abgebrochen werden. Erst bei 50 nm, aber insbesondere bei
20 um blieb die Permeatmenge auch nach 200 h auf dem erforderlichen
Wert von 32 l/m2 h. Während 200 Betriebsstunden wurde hier der Fluß
konstant gehalten. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt, wobei die
Rauten einem Porendurchmesser von 20 nm, die nicht ausgefüllten Quadrate
einem Porendurchmesser von 50 nm und die ausgefüllten Quadrate einem
Porendurchmesser von 200 nm entsprachen.
Die konstante Filterleistung zeigte sich an einem unverändertem Transmem
brandruck über der Filtermembran von zwischen 490 und 520 mbar.
Der flüssige Reaktionsaustrag enthielt (wasserfrei gerechnet) während der
gesamten Zeit zwischen 93,5 und 93,7 Gew.-% 1,4-Butandiol.
Claims (10)
1. Verfahren zur Abtrennung von suspendierten Katalysatoren aus einem
flüssigen Reaktionsgemisch durch Querstromfiltration des katalysatorhalti
gen Reaktionsgemisches an einer Membran, dadurch gekennzeichnet, daß
die Membran aus anorganischem Material aufgebaut ist und einen
mittleren Porendurchmesser von weniger als 1000 nm aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran
aus Keramikmaterial aufgebaut ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
mittlere Porendurchmesser der Membran 10 bis 100 nm beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran röhrenförmig ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsgeschwindigkeit des katalysatorhaltigen Reaktions
gemisches entlang der Membran mindestens 1,5 m/s beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das katalysatorhaltige Reaktionsgemisch aus der katalytischen Hy
drierung von 2-Butin-1,4-diol zu 1,4-Butandiol stammt.
7. Verfahren zur Herstellung von 1,4-Butandiol durch kontinuierliche
katalytische Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol an einem suspendierten
Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung des suspendier
ten Katalysators durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
6 erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrie
rung in einem Rührreaktor durchgeführt wird, wobei die Membran in
einem gesonderten Umpumpkreis angeordnet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrie
rung in einer Blasensäule oder einem Strahldüsenreaktor durchgeführt
wird, wobei die Membran im Flüssigkeitskreislauf angeordnet ist.
10. Verwendung von Membranen aus einem anorganischen Material, die
einen mittleren Porendurchmesser von weniger als 1000 nm aufweisen,
zur Abtrennung von suspendierten Katalysatoren aus katalysatorhaltigen
Reaktionsgemischen aus der katalytischen Hydrierung von 2-Butin-1,4-
diol zu 1,4-Butandiol.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1997127715 DE19727715A1 (de) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Verfahren zur Herstellung von 1,4-Butandiol |
AU85379/98A AU8537998A (en) | 1997-06-30 | 1998-06-15 | Separation of suspended catalysts by cross-flow filtration on a membrane |
PCT/EP1998/003588 WO1999001206A1 (de) | 1997-06-30 | 1998-06-15 | Abtrennung von suspendierten katalysatoren mittels querstromfiltration an membran |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1997127715 DE19727715A1 (de) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Verfahren zur Herstellung von 1,4-Butandiol |
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DE1997127715 Withdrawn DE19727715A1 (de) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Verfahren zur Herstellung von 1,4-Butandiol |
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DE (1) | DE19727715A1 (de) |
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