DE2048309A1 - Isoprene prodn - by catalytic dehydration of 3-methyl-3-buten -1-ol - Google Patents

Isoprene prodn - by catalytic dehydration of 3-methyl-3-buten -1-ol

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DE2048309A1 DE19702048309 DE2048309A DE2048309A1 DE 2048309 A1 DE2048309 A1 DE 2048309A1 DE 19702048309 DE19702048309 DE 19702048309 DE 2048309 A DE2048309 A DE 2048309A DE 2048309 A1 DE2048309 A1 DE 2048309A1
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Abstract

Isoprene, is prepd. in high yield and purity by catalytic dehydration of 3-methyl-3-buten-3-ol-ol in the presence of Ce tert. phosphate, opt. supported on a carrier, at 180-300 degrees C, and pref. in the presence of steam and/or an inert gas.

Description

Verfahren zur Iierstellung von Isopren Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur I;erstellung von Isopren durch katalytische Dehydratisierung von 3-llethyl-3-buten- 1-ol.Process for Making Isoprene The present invention relates to a process for the production of isoprene by catalytic dehydration of 3-llethyl-3-buten-1-ol.

Es sind bereits eine Reihe von Verfahren zur EXerstellung von Isopren beschrieben. beispielsweise ist es bekannt, Isopren durch Dehydrogenierung von C5-Kohlenwasserstoffgemischen her-5 zustellen. Ferner ist es bekannt, durch Umsetzung von Isobutylen mit Formaldehyd zunächst 4,4-Dimethyl-1,3-dioxan herzustellen und aus diesem durch katalytische Spaltung Isopren zu gewinnen.There are already a number of processes for the production of isoprene described. For example, it is known to produce isoprene by dehydrogenating C5 hydrocarbon mixtures to produce 5. It is also known by reacting isobutylene with formaldehyde first to produce 4,4-dimethyl-1,3-dioxane and from this by catalytic Isoprene cleavage.

Weiter ist ein Verfahren zur Herstellung von Isopren durch Dehydratisierung von 2-rlethyl-3-buten-2-ol beschrieben, das durch Umsetzung von Aceton mit Acetylen erhalten werden kann.Next is a method for producing isoprene by dehydration of 2-rlethyl-3-buten-2-ol, which is obtained by reacting acetone with acetylene can be obtained.

Die genannten Verfahren haben jedoch den liachteil, daß die Herstellung der in diesen Verfahren verwendeten Ausgangs stoffe nicht genügend wirtschaftlich ist und bzw. oder daß die Umsetzung zum Isopren nicht genügend selektiv und in nicht befrieäigender Ausbeute verläuft. Ferner ist es aus Petroleum Chemistry U.S.S.R. Bad 4, (1965), Seiten 211 bis 220 bekannt, daß bei der Dehydratisierung von 3-Methyl-3-buten-1-ol, bei Temperaturen zwischen 200 und 3000 C an tertiärem Calciumphosphat lediglich mäßige Isoprenausbeuten, z,B. von weniger als 20 7o der Theorie, bei 2500C erzielt werden.However, the mentioned processes have the disadvantage that the production the starting materials used in these processes are not sufficiently economical is and / or that the conversion to isoprene is not sufficiently selective and not in satisfactory yield runs. It is also from Petroleum Chemistry U.S.S.R. Bad 4, (1965), pages 211 to 220 known that in the dehydration of 3-methyl-3-buten-1-ol, at temperatures between 200 and 3000 C on tertiary calcium phosphate only moderate isoprene yields, e.g. of less than 20 7o of theory, achieved at 2500C will.

Es wurde nun gefunden, daß sich Isopren durch katalytische Dehydratisierung von 3-Methyl-3-buten-1-ol in Gegenwart eines tertiäre Phosphat es als Katalysator bei erhöhter Temperatur vorteilhaft herstellen läßt, wenn man als Katalysator tertiäres Cerphosphat verwendet und die Dehydratisierung bei 180 bis 3000C ausführt..It has now been found that isoprene can be converted by catalytic dehydration of 3-methyl-3-buten-1-ol in the presence of a tertiary phosphate as a catalyst Can be advantageously produced at elevated temperature if the catalyst used is tertiary Cerium phosphate is used and the dehydration is carried out at 180 to 3000C ..

Nach dem Verfahren wird aus einem Ausgangsstoff, der durch Umsetzung von Isobutylen mit Formaldehyd in einfacher und wirtschaftlicher Weise erhalten werden kann (vgl. die deutsche Auslegeschrift 1 275 449), Isopren in ausgezeichneter Ausbeute und hoher Reinheit erhalten.According to the process, a starting material becomes through implementation of isobutylene with formaldehyde in easier and more economical way can be obtained (see. The German Auslegeschrift 1 275 449), isoprene in excellent Yield and high purity obtained.

Für die Dehydratisierung wird der Ausgangsstoff zweckmäßig in einer Reinheit von mindestens 85 Gew.%, vorzugsweise mindestens 90 Ce., verwendet. In der Regel setzt man technisch reines 3-:ethyl-3-buten1-ol ein, das im allgemeinen eine Reinheit von 85 bis 99 Gew.% aufweist. Uberraschenderweise werden besonders hohe Ausbeuten erhalten, wenn man den Ausgangsstoff im Gemisch mit Wasserdampf umsetzt. Im allgemeinen beträgt die Plenge an Wasserdampf 10 bis 50 Vol.%, vorzugsweise 10 bis 30 Vol.%, bezogen auf das gasförmige Reaktionsgas. Wegen der vorteilhaften Verwendung von Wasserdampf ist es möglich, für die Dehydratisierung unmittelbar das wasserhaltige 3-rsetheyl-3-buten-1-ol zu verwenden, welches bei der technischen Herstellung des rTethylbutenols aus Isobutylen und Formaldehyd vor der Reindestillation erhalten wird. Bei der Verwendung von wasserhaltigem Ausgangsstoff enthält dieser im allgemeinen höchstens eine Wassermenge, wie sie bei Sättigung bei etwa Raumtemperatur im Ausgangsstoff gelöst ist. Vorteilhafte Ergebnisse werden auch bei der Dehydratisierung des ausgangsstoffes in Gegenwart von inerten Gasen, z.B Stickstoff oder Argon, erzielt. Die Inertgase werden im allgemeinen in Mengen von 10 bis 40Vol.$, vorzugsweise 10 bis 30 Vol.70, bezogen auf das gasförmig rrewisch von Ausgangsstoff und Inertgas, verwendet. Die Inertgase können sowohl zusätzlich zum Wasserdampf als auch anstelle von Wasserdampf bei der Dehydratisierung eingesetzt werden.For the dehydration, the starting material is expediently in a Purity of at least 85% by weight, preferably at least 90 Ce., Used. In As a rule, technically pure 3-: ethyl-3-buten1-ol is used, which is generally Has a purity of 85 to 99% by weight. Surprisingly, be special obtain high yields if the starting material is reacted in a mixture with steam. In general, the amount of water vapor is 10 to 50% by volume, preferably 10 up to 30% by volume, based on the gaseous reaction gas. Because of the beneficial use from water vapor it is possible to directly dehydrate the water-containing one To use 3-rsetheyl-3-buten-1-ol, which is used in the industrial production of the rTethylbutenols obtained from isobutylene and formaldehyde before the purification by distillation will. When using water-containing starting material, this generally contains at most the same amount of water as is found in the starting material at saturation at around room temperature is resolved. The dehydration of the starting material will also produce beneficial results achieved in the presence of inert gases, e.g. nitrogen or argon. The inert gases are generally used in amounts of 10 to 40 vol. $, preferably 10 to 30 vol. 70, based on the gaseous mixture of starting material and inert gas. the Inert gases can be used both in addition to water vapor and instead of water vapor used in dehydration.

Als Katalysator wird tertiäres Cerphosphat verwendet. Das tertiäre Cerphosphat kann als solches oder auf einem inerten Trägermaterial verwendet werden. Geeignete Trägermaterialien sind beispielsweise Tonscherben, Titandioxid, natürliche oder synthetische Zeolithe und insbesondere Bimsstein. Das Gewichtsverhältnis von Trägermaterial zu tertiären Cerphophat beträgt im allgemeinen 20 : 1 bis 1 : 5. Vorzugsweise wird das tertiäre Cerphosphat jedoch als solches verwendet. Das Cerphosphat kann als Pulver oder in gröberer Form, z.E. in Form von Kugeln, Tabletten oder StrEngen, beispielsweise mit einem Durchmesser zwischen 1 und 10 , mm, angewendet werden, Pulverförmigen Katalysator verwendet man z.B bevorzugt bei der Dehydratisierung in der Wirbelschicht, während bei der Dehydratisierung an fest angeordneten Katalysatoren der Katalysator bevorzugt in gröberer Form angewendet wird.Tertiary cerium phosphate is used as the catalyst. The tertiary Cerium phosphate can be used as such or on an inert carrier material. Suitable carrier materials are, for example, pottery shards, titanium dioxide, natural or synthetic zeolites and especially pumice stone. The weight ratio of The carrier material for tertiary cerophate is generally 20: 1 to 1: 5. However, the tertiary cerium phosphate is preferably used as such. The cerium phosphate can be used as a powder or in a coarser form, e.g. in the form of balls, Tablets or StrEngen, for example with a diameter between 1 and 10 mm, used Powdered catalysts are used, for example, preferably in dehydration in the fluidized bed, while in the dehydration over fixed catalysts the catalyst is preferably used in a coarser form.

Die Dehydratisierung wird bei Temperaturen zwischen 180 und 300°C, vorzugsweise 180 bis 2800C, insbesondere zwischen 220 und 2500C ausgeführt. Der angewendete Druck kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Im allgemeinen arbeitet man bei Atmosphärendruck oder leicht vermindertem Druck. Es ist jedoch auch möglich, die Umsetzung bei erhöhtem Druck, beispielsweise bei 10 Atmosphären auszuführen oder stärker verminderten Druck, beispielsweise von 100 Torr anzuwenden.The dehydration is carried out at temperatures between 180 and 300 ° C, preferably 180 to 2800C, in particular carried out between 220 and 2500C. Of the applied pressure can vary within wide limits. Generally works one at atmospheric pressure or slightly reduced pressure. However, it is also possible to carry out the reaction at elevated pressure, for example at 10 atmospheres or more reduced pressure, for example of 100 torr.

Die Dehydratisierung kann diskontinuierlich ausgeführt werden.The dehydration can be carried out batchwise.

Vorteilhaft wird das Verfahren jedoch kontinuierlich durchgeführt. Die Dehydratisierung kann z.B. in der Weise ausgeführt werden, daß man das gasförmige 3-Methyl-3-buten-1--ol, ggf, im Gemisch mit Wasserdampf und bzw. oder Inertgas bei der Reaktionstemperatur durch einen -rohrförmigen Reaktor leitet, der mit Cerphosphat-Granulat oder -Strängen gefüllt ist. Die Dauer der Verweilzeit kann innerhalb weiter Grenzen variieren, In der Regel hält man Verweilzeiten zwischen 0,01 und 15 Sekunden aufrecht.However, the process is advantageously carried out continuously. The dehydration can be carried out, for example, in such a way that the gaseous 3-methyl-3-buten-1-ol, if necessary, in a mixture with steam and / or inert gas The reaction temperature passes through a tubular reactor filled with cerium phosphate granules or strands is filled. The duration of the dwell time can be within wide limits vary, as a rule, retention times between 0.01 and 15 seconds are maintained.

Die Aufarbeitung kann z.b. in der Weise erfolgen, daß man das den Reaktor verlassende Gasgemisch kondensiert und das erhaltene Kondensat, z.b. durch Destillation auftrennt0 Dabei wird ggf. nicht umgesetztes Methylbutenol zweckmäßig in die Reaktion zurüclcgeführt. Im allgemeinen können jedoch bei einmaligem Durchsatz Umsätze von mehr als 98 % erzielt werden, so daB auf die Abtrennung von nicht umgesetztem Methylbutenol bei den vorstehend genannten hohen Umsätzen verzichtet werden kann.The work-up can e.g. be done in such a way that one does The gas mixture leaving the reactor is condensed and the condensate obtained, e.g. by Distillation separates0 Any unreacted methylbutenol is expedient returned to the reaction. In general, however, with one-time throughput Conversions of more than 98% can be achieved, so that the separation of unreacted Methylbutenol can be dispensed with at the high conversions mentioned above.

Der fr das Verfahren zu verwendende Katalysator zeichnet sich durch eine lanze Lebensdauer aus. Bei sinkender Aktivität kann der Katalysator durch Behandlung mit Luft und bzw. oder Wasserdampf bei Temperaturen zwischen 200 und 6000C regeneriert werden, wobei er die ursprüngliche Aktivität zurückerhält, Isopren ist ein wichtiges Monomeres für die Herstellung von wertvollen Polymeren, wie synthetischem Kautschuk sowi-e ein wertvolles Zwischenprodukt, z B. -für die Herstellung von Terpenen.The catalyst to be used for the process is characterized by a lance life span. If activity falls, it can the catalyst by treatment with air and / or water vapor at temperatures between 200 and 6000C can be regenerated, whereby it regains the original activity, Isoprene is an important monomer for the production of valuable polymers, like synthetic rubber as well as a valuable intermediate product, e.g. for the Production of terpenes.

Die in dem Beispiel genannten Gewichtsteile verhalten sich zu Volumenteilen wie Kilogramm zu Liter.The parts by weight mentioned in the example relate to parts by volume like kilograms to liters.

Beispiel Durch ein senkrecht stehendes Rohr von 1 Volumenteil Inhalt und einem Verhältnis von Durchmesser zu Länge des Rohres von 1 zu 5, dis mit Teilchen aus tertiärem Cerphosphat mit einer mittleren Korngröße von 4 mm gefüllt ist, werden bei 2300C und 700 Torr 2,5 Gewichtsteile 3-Methyl-3-buten-1-ol, welches 2 Gew.% Wasser enthält, gasförmig hindurchgeleitet. Die Verweilzeit beträgt 5 Sekunden. Das das Reaktionsrohr verlassende Reaktionsgemisch wird kondensiert und anschließend rektifiziert. Man erhält bei einmaligem Durchsatz Isopren in einer Ausbeute von 98 % der Theorie. Example Through a vertical pipe with a volume of 1 volume and a diameter to length ratio of the tube of 1 to 5, dis with particles is filled from tertiary cerium phosphate with an average grain size of 4 mm at 2300C and 700 Torr 2.5 parts by weight of 3-methyl-3-buten-1-ol, which is 2% by weight Contains water, passed through in gaseous form. The residence time is 5 seconds. The reaction mixture leaving the reaction tube is condensed and then rectified. With a single throughput, isoprene is obtained in a yield of 98% of theory.

Claims (3)

Patentansprüche Claims 9 verfahren zur Herstellung von Isopren durch katalytische Dehydratisierung von 3-Methyl-3-buten-1-ol in Gegenwart eines tertiären Phosphats als Katalysator bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator tertiäres Cerphosphat verwendet und die Dehydratisierung bei 180 bis 300°C ausführt.9 process for the production of isoprene by catalytic dehydration of 3-methyl-3-buten-1-ol in the presence of a tertiary phosphate as a catalyst at elevated temperature, characterized in that the catalyst used is tertiary Cerium phosphate is used and the dehydration is carried out at 180 to 300 ° C. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dehydratisierung in Gegenwart von Wasserdampf und bzw. oder einem Inertgas ausführt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the Performs dehydration in the presence of steam and / or an inert gas. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen tertiäres Cerphosphat enthaltenden Trägerkatalysator verwendet. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that a supported catalyst containing tertiary cerium phosphate is used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5948683A (en) * 1997-10-18 1999-09-07 Engelhard Corporation Catalyst for selective oxidation of unsaturated hydrocarbons and methods of making and using the same
JP2016511235A (en) * 2013-02-04 2016-04-14 アディッソ・フランス・エス.エー.エス.Adisseo France S.A.S. Process for producing olefins by catalytic conversion of alcohols

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