DE2406323A1 - Continuous hydroformylation of olefinic cpds - using recycled rhodium-contg product-distn residue as catalyst in presence of water - Google Patents
Continuous hydroformylation of olefinic cpds - using recycled rhodium-contg product-distn residue as catalyst in presence of waterInfo
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Abstract
Description
Kontinuierliches Verfahren zur erstellung sauerstoffhaltiger Verbindungen durch Oxo-Synthese unter Einsatz des zurückgewonnenen Rhodiumkatalsators Gegenstand der Erfindung ist ein kontinuierliches Oxo-Verfahren, bei dem der Katalysator auf destillativem Wege von dem Reaktionsprodukt abgetrennt und ohne weitere Behandlung wieder in die Synthesestufe zurückgeführt werden kann. Continuous process for the creation of oxygen-containing compounds by oxo synthesis using the recovered rhodium catalyst of the invention is a continuous oxo process in which the catalyst is on separated from the reaction product by distillation and without further treatment can be returned to the synthesis stage.
Es ist bekannt, daß die Oxo-Synthese zur Herstellung sauerstoffhaltiger Verbindungen aus olefinisch ungesättigten Verbindungen, Kohlenmonoxid und Wasserstoff kontinuierlich in einer Reaktionazone durchgeführt werden kann, wobei eine Lösung einer Rhodiumverbindung in einem polaren organischen Zlifsungsmittel als Katalysator dient. Die Rhodium-Verbindung ist hierbei wenig oder nicht in dr olefinisch ungesättigten Verbindung löslich (GB-P8 1 202 507). Eine Rückgewinnung und Wiedereinsatz des Rhodiums wird hierbei nicht erwähnt.It is known that the oxo synthesis for the production of oxygen-containing Compounds of olefinically unsaturated compounds, carbon monoxide and hydrogen can be carried out continuously in a reaction zone, with a solution a rhodium compound in a polar organic solvent as a catalyst serves. The rhodium compound is little or no olefinically unsaturated compound Compound soluble (GB-P8 1 202 507). A recovery and reuse of the rhodium is not mentioned here.
Zur Rückgewinnung des bei der Oxo-Synthese eingesetzten Rhodiinnkatalysators sind verschiedene Methoden bekannt.For the recovery of the rhodium-tin catalyst used in the oxo synthesis various methods are known.
Man kann beispielsweise Oxo-Reaktionsgemische, die Rhodiumhydrogencarbonyl als Katalysator enthalten, mit basischen lonenaustauschern vorbehandeln, wobei das Rhodium als Carbonylat auf den basiscllen Ionenaustauscher gebunden wird. Es kann dann durch Behandlung der Ionenaustauscher mit einem Gemisch aus niederen Alkoholen, Wasser und Wasserldsungen aliphatischer Amine in Gegenwart von molekularem Sauerstoff eluiert werden. Aus dem Eluat kann das Rhodium durch weitere 3ehandlungsma£atunen zuruckgewonnen werclen (DT-OS 2 045 416).One can, for example, oxo reaction mixtures, the rhodium hydrogen carbonyl Contained as a catalyst, pretreat with basic ion exchangers, the Rhodium is bound as carbonylate on the basic ion exchanger. It can then by treating the ion exchanger with a mixture of lower alcohols, Water and water solutions of aliphatic amines in the presence of molecular oxygen be eluted. The rhodium can be converted from the eluate by further treatment were recovered (DT-OS 2 045 416).
Weiterhin kann man Rhodium enthaltende Reaktionsmischungen aus der Umsetzung ungesättigter organischer Verbindungen mit Kohlenoxid und Wasserstoff durch Behandlung mit gewissen Metallen als unlösliche Substanzen fällen (DT-OS 1 558 395).Furthermore, you can rhodium-containing reaction mixtures from the Conversion of unsaturated organic compounds with carbon oxide and hydrogen by treatment with certain metals as insoluble substances (DT-OS 1 558 395).
Schließlich ist es auch bekannt, einen Rhodiumkatalysator aus einem Oxo-Reaktionsprodukt durch Behandlung desselben mit Wasser und/oder Wasserdampf in Anwesenheit eines als Träger wirkenden Materials zu entfernen. Hierbei wird die Rhodiumverbindung zersetzt und metallisches Rhodium auf dem Träger abgeschieden, aus dem es dann zurückgewonnen werden kann (DT-OS 1 945 475).Finally, it is also known to use a rhodium catalyst Oxo reaction product by treating it with water and / or steam to be removed in the presence of a material acting as a carrier. Here the Rhodium compound decomposes and metallic rhodium is deposited on the carrier, from which it can then be recovered (DT-OS 1 945 475).
Es war deshalb erwünscht, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem der Rhodiumkatalysator auf einfache Weise abgetrennt und ohne umständliche Aufarbeitungsmaßnahmen erneut als Katalysator für die Synthese eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.It was therefore desirable to develop a method in which the The rhodium catalyst is separated off in a simple manner and without laborious work-up measures can be used again as a catalyst for the synthesis. This task will solved by the inventive method.
Gegenstand der Erfindung ist ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung sauerstoffhaltiger Verbindungen durch Umsetzen olefinisch ungesättigter Verbindungen mit 2 biß 20 Kohlenstoffatome pro Molekül mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur tmd erhöhtem Druck in Gegenwart einer Lösung einer Rhodiumverbindung in einem organtschon Lösungsmittel. Ea ist dadurch gekennzeichnet, daß man die olefinisch ungesättigten Verbindungen mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei 50 bis 2000C und 50 bis 1000 atm in Gegenwart von 1 bis 30 Gew.% Wasser, bezogen auf die olefinisch ungesättigte Verbindung, umsetzt, wobei man zu Beginn der Umsetzung eine Lösung einer Rhodiumverbindung in einem nicht polaren Lösungsmittel einsetzt, aus dem erhaltenen Produkt durch fraktionierte Destillation die nicht umgesetzte Ausgangsverbindung und die sauerstoffhaltigen Reaktionsproduk te abtrennt und den verbleSbenden, gelöste Rhodiumverbindungen und geringe Anteile suspendierten Rhodiums enthaltenden Destillationsrückstand als Katalysator, gegebenenfalls nach Ersatz von Rhodiumverlusten durch entsprechende Mengen frischer Katalysatorlösungen in die Reaktionsstufe zurückführt.The invention relates to a continuous process for production oxygen-containing compounds by reacting olefinically unsaturated compounds with 2 to 20 carbon atoms per molecule with carbon monoxide and hydrogen elevated temperature and pressure in the presence of a solution of a rhodium compound in an organic solvent. Ea is characterized in that the olefinic unsaturated compounds with carbon monoxide and hydrogen at 50 to 2000C and 50 to 1000 atm in Presence of 1 to 30% by weight of water, based on on the olefinically unsaturated compound, reacted, with one at the beginning of the reaction uses a solution of a rhodium compound in a non-polar solvent, the unreacted from the product obtained by fractional distillation The starting compound and the oxygen-containing reaction products are separated off and the remaining dissolved rhodium compounds and small amounts of suspended rhodium containing distillation residue as a catalyst, if necessary after replacement of rhodium losses through corresponding amounts of fresh catalyst solutions in recirculates the reaction stage.
Die Umsetzung wird vorteilhafterweise in Gegenwart von 3 bis 26 Gew.% Wasser, bezogen auf die olefinisch ungesättigte Verbindung, durchgeführt.The reaction is advantageously carried out in the presence of 3 to 26% by weight Water, based on the olefinically unsaturated compound carried out.
Der Wassergehalt des Reaktionsgemisches wird zweckmäßig durch getrennte Einspeisung von Wasser aufrecht erhalten.The water content of the reaction mixture is expediently determined by separate Maintain the feed of water.
Als katalytisch aktive Verbindungen eignen sich besonders Rhodiumverbindungen höherer Oarbonsäuren mit 4 bis 20 Sohlenstoffatomen. Man setzt sie zweckmäßig in Lösung in Benzol, Toluol oder gelöst im Einsatzolefin (z.B. in Diisobutylen) ein. Sie sind hierin leicht löslich und können technisch besonders einfach zudosiert werden.Particularly suitable catalytically active compounds are rhodium compounds higher carboxylic acids with 4 to 20 carbon atoms. You put them in Solution in benzene, toluene or dissolved in the feed olefin (e.g. in diisobutylene). They are easily soluble in this and can be metered in particularly easily from a technical point of view will.
Dem neuen Verfahren liegt die Beobachtung zugrunde daß der im Oxo-Produkt mit ausgetragene Rhodiumkatalysator bei der Destillation dieses Produktes in einer Kolonne mit genügend großer Bodenzahl nahezu quantitativ im Sumpfrtickstand verbleibt.The new process is based on the observation that in the oxo product with discharged rhodium catalyst in the distillation of this product in a Column with a sufficiently large number of plates remains almost quantitatively in the bottom residue.
Es zeigte sich Jedoch, daß dieses im ßumpfrdckstand gelöste oder suspendierte Rhodium als Katalysator für die Hydroformylierung von Olefinen wenig geeignet ist. Infolge der voraufgegangenen Destillation ist das Rhodium desaktiviert. Diese Desaktivierung des Rhodiumkatalysators kann durch das Verfahren nach der Erfindung rückgängig gemacht werden1 Zwar verringert dieser Wasserzusatz die Reaktionsgeschwindigkeit der Hydroformylierung beim ersten Einsatz von Rhodium-Prischkontakt, Jedoch zeigen die Versuchsbeispiele, daß sich der Wasserzusatz beim Wiedereinsatz des Rhodium haltigen Destillationsrückstande sehr günstig auf die Reaktionsgeschwindigkeit der Hydroformylierung auswirkt.However, it was found that this dissolved or suspended in the sump residue Rhodium is not very suitable as a catalyst for the hydroformylation of olefins. As a result the previous distillation, the rhodium is deactivated. This deactivation of the rhodium catalyst can be carried out by the process according to the invention can be reversed1 It is true that this addition of water reduces the reaction rate the hydroformylation with the first use of rhodium Prischkontakt, however show the experimental examples that the addition of water when the rhodium is reused containing distillation residues very favorably on the reaction rate of the Hydroformylation affects.
Die Destillation der Oxo-Rhprodukte wird hierbei zweckmäßig in einer Kolonne mit 5 bis 10 theoretischen Böden durchgeführt, wobei die Sumpftemperatur 1000C nicht überschreiten soll.The distillation of the oxo-Rh products is expedient here in one Column carried out with 5 to 10 theoretical plates, the bottom temperature Should not exceed 1000C.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch die nachfolgenden Beispiele veranschaulicht. Beispiel 1 ist ein Vergleichsbeispiel, bei dem unter den üblichen Bedingungen der Oxo-Synthese ohne Zusatz von Wasser gearbeitet wird.The advantages of the method according to the invention are demonstrated by the following Examples illustrated. Example 1 is a comparative example in which under the usual conditions of the oxo synthesis is carried out without the addition of water.
Beispiele 2 und 3 geben Ausführungsformen der erfindungsgeiäßen Arbeitsweise unter Zusatz unterschiedlicher Wassermengen wieder. Ee wurde Jeweils ein Versuch a) mit frisch eingesetztem Katalysator durchgeführt, während bei den nachfolgenden als Katalysator Jeweils der bei der Destillation des Produktes des vorhergehenden Versuchs erhaltene rhodiumhaltige Rückstand eingesetzt wurde. Als Reaktor wurde in allen Versuchen ein Autoklav aus rostfreiem Stahl von 4,4 1 Inhalt benutzt. Die Umsetzung des Olefins wurde unter folgenen Bedingungen durchgeführt: Synthesegas CO/H2 " 1/1 Synthesegasdruck 250-290 at Reaktionstemperatur 130°C.Examples 2 and 3 give embodiments of the procedure according to the invention again with the addition of different amounts of water. Ee each was an attempt a) carried out with freshly used catalyst, while in the following as a catalyst in each case that in the distillation of the product of the preceding Experiment obtained rhodium-containing residue was used. When the reactor was A 4.4 liter stainless steel autoclave was used in all experiments. the Conversion of the olefin was carried out under the following conditions: synthesis gas CO / H2 "1/1 synthesis gas pressure 250-290 at reaction temperature 130 ° C.
Die Reaktionsprodukte der einzelnen Versuche wurden Jeweils in einer Kolonne mit 5 bis 6 theoretischen Böden aufdestilliert. Hierbei wurden als maximale Sumpftemperatur 10000 und als minimaler Druck 15 Torr angewandt. Im Destillat wurden 0,5 ppm Rhodium nachgewiesen. Die rhodiumhaltigen Destillationsrückstände wurden jeweils mit dem Einsatzolefin der folgenden Stufe aufgenommen und als Katalysator im nachfolgenden Versuch eingesetzt.The reaction products of the individual experiments were each in one Distilled column with 5 to 6 theoretical plates. The maximum Sump temperature 10000 and the minimum pressure 15 Torr applied. In the distillate were 0.5 ppm rhodium detected. The distillation residues containing rhodium were each added with the starting olefin of the following stage and used as a catalyst used in the following experiment.
Die Reaktionsprodukte wurden nach Verlauf bestimmter Umsetzungszeiten jeweils gaschromatografisch analysiert und die Versuchsergebnisse in den folgenden Tabellen zusammengestellt.The reaction products became after the course of certain reaction times each analyzed by gas chromatography and the test results in the following Tables compiled.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel) Hydroformylierung ohne Zusatz von Wasser Einsatzrpodukte Olefin 1430 g Diisobutylen (2,0 1) Rhodiumkatalysator 14,3 mg Rh, als Rh-2-äthylhexanoat gelöst in Toluol (14,3 ml) Versuchsergebnisse Hydroformylierung Reakti- GLC-Analyse des Reaktionspro-Einsatzprodukte onszeit duktes Octan butylen Aldehyd Alkohol (%) (%) (%) (%) a) 1430 g Diisobutylen 3 2,4 0,3 95,6 1,7 14,3 g Rh (Frischkontakt) b) 1430 g Diisobutylen 3 1,2 25,2 72,5 1,1 Sumpfrückstand aus t) 6 1,3 2,3 95,0 1,4 9 1,9 0,8 95,4 1,9 c) 1430 g Diisobutylen 3 0,4 47,2 51,1 1,3 Sampfrückstand aus b) 6 0,4 37,6 60,6 1,4 9 0,5 32,3 65,8 1,4 b) 1430 g Diisobutylen 3 0,5 60,1 38,4 1,0 Sumpfrückstand aus c) 6 0,6 51,4 47,0 1,0 9 0,6 44,3 54,0 1,1 e) 1430 g Diisobutylen 3 0,5 60,4 37,9 1,2 Sumpfrückstand au. d) 6 0,6 51,6 46,5 1,3 9 0,6 49,9 48,2 1,3 Beispiel 2 Hydroformulierung mit Zusatz von 3 Gew.% Wasser Einsatzprodukte Olefin 1430 g Diisobutylen (2,0 1) Rhodiumkatalysator 14,3 mg Rh, als Rh-2-äthylhexanoat gelöst in Toluol (14,3 ml) Wasser 43 g Versuchsergebnisse Hydroformulierung Reakti- GLC-Analyse des Reaktionspro Einsatzprodukte omszeit duktes (h) i- Diiso- C9- C9-Octan butylen Aldehyd Akoliol (%) (%) (%) a) 1430 g Diisobutylen 14,3 mg Rh (Frischkontakt) 43 g Wasser 3 1,1 8,2 90,2 0,5 b) 1430 g Diisobutylen Dumpfrückstand aus a) 43 g Wasser 3 1,5 2,4 95,6 0,5 c) 1430 g Diisobutylen Sumpfrückstand aus b) 43 g Wasser d) 1430 g Diisobutylen Sumpfrückstand aus c) 43 g Wasser 3 1,1 5,2 92,8 0,9 e) 1430 g Diisobutylen Sumpfrückstand aus d) 43 g Wasser 3 1,0 6,6 91,4 1,0 f) 1430 g Diisobutylen Sumpfrückstand aus e) 0,8 10,9 88,1 0,7 43 g Wasser g) 1430 g Diisobutylen Sumpfrückstand aus f) 43 g Wasser 3 0,8 13,9 84,6 0,7 Beispiel 3 Hydroformylierung mit Zusatz von Gew.% Wasser Einsatzorodukte Olefin 1430 g Diisobutylen (2,0 1) Rhodiumkatalysator 14,3 mg Rh, als Rh-2-äthylhexanoat gelöst in Toluol (14,3 ml) Wasser 500 g Versuchzerrebnisse Hydroformulierung Reakti- GLC-Analyse des Reaktionspro Einsatzprodukte omszeit duktes (h) i- Diiso- C9- C9-Octan butylen Aldehyd Alkohol (%) (%) (%) (%) a) 1430 g Diisobutylen 14,3 mg Rh (Frischkontakt) 500 g Wasser 3 1,7 19,7 78,3 0,3 b) 1430 g Diisobutylen 3 0,7 13,0 85,9 0,4 Sumpfrückstand aus a) 6 0,8 8,8 89,6 0,8 500 g Wasser 9 0,8 6,2 92,2 0,8 c) 1430 g Diisobutylen 3 0,8 13,9 84,7 0,6 Sumpfrückstand aus b) 6 0,8 8,9 89,5 0,8 500 g Wasser 9 0,8 5,3 92,9 1,0 d) 1430 g Diisobutylen 3 0,8 11,7 86,5 1,O Sumpfrückstand aus c) 6 0,9 2,4 95,3 1,4 500 g Wasser 9 0.9 1,2 95,8 2,1 e) 1430 g Diisobutylen 3 0,7 12,5 85,4 1,4 Sumpfrückstand aus d) 6 0,8 7,8 89,6 1,8 500 g Wasser 9 0,9 3,1 93,5 2,5 f) 1430 g Diisobutylen 3 0,6 14,4 81,8 3,2 Sumpfrückstand aus e) 6 0,7 7,6 88,3 3,4 500 g Wasser 9 0,8 3,6 92,2 3,4Example 1 (comparative example) hydroformylation without the addition of Water feedstock olefin 1430 g diisobutylene (2.0 l) rhodium catalyst 14.3 mg of Rh, as Rh-2-ethylhexanoate dissolved in toluene (14.3 ml), hydroformylation test results Reactive GLC analysis of the reaction product used onszeit duct octane butylene Aldehyde alcohol (%) (%) (%) (%) a) 1430 g diisobutylene 3 2.4 0.3 95.6 1.7 14.3 g Rh (fresh contact) b) 1430 g of diisobutylene 3 1.2 25.2 72.5 1.1 bottom residue from t) 6 1.3 2.3 95.0 1.4 9 1.9 0.8 95.4 1.9 c) 1430 g of diisobutylene 3 0.4 47.2 51.1 1.3 Samp residue from b) 6 0.4 37.6 60.6 1.4 9 0.5 32.3 65.8 1.4 b) 1430 g of diisobutylene 3 0.5 60.1 38.4 1.0 bottom residue from c) 6 0.6 51.4 47.0 1.0 9 0.6 44.3 54.0 1.1 e) 1430 g of diisobutylene 3 0.5 60.4 37.9 1.2 bottom residue au. d) 6 0.6 51.6 46.5 1.3 9 0.6 49.9 48.2 1.3 Example 2 Hydroformulation with Additive of 3% by weight of water, olefin feedstock 1430 g of diisobutylene (2.0 l) of rhodium catalyst 14.3 mg of Rh, as Rh-2-ethylhexanoate dissolved in toluene (14.3 ml) of water, 43 g of test results Hydroformulation Reacti- GLC analysis of the reaction per input product at the moment (h) i-diiso- C9- C9-octane butylene aldehyde acoliol (%) (%) (%) a) 1430 g diisobutylene 14.3 mg Rh (fresh contact) 43 g water 3 1.1 8.2 90.2 0.5 b) 1430 g diisobutylene Sump residue from a) 43 g of water 3 1.5 2.4 95.6 0.5 c) 1430 g of diisobutylene sump residue from b) 43 g of water d) 1430 g of diisobutylene bottom residue from c) 43 g of water 3 1.1 5.2 92.8 0.9 e) 1430 g of diisobutylene bottom residue from d) 43 g of water 3 1.0 6.6 91.4 1.0 f) 1430 g of diisobutylene bottom residue from e) 0.8 10.9 88.1 0.7 43 g of water g) 1430 g of diisobutylene bottom residue from f) 43 g of water 3 0.8 13.9 84.6 0.7 example 3 Hydroformylation with the addition of% by weight of water. Olefin feedstock 1430 g of diisobutylene (2.0 l) Rhodium catalyst, 14.3 mg of Rh, as Rh-2-ethylhexanoate dissolved in toluene (14.3 ml) water 500 g test results hydroformulation reacti- GLC analysis of the reaction product Input products at the moment ductile (h) i-diiso- C9- C9-octane butylene aldehyde alcohol (%) (%) (%) (%) a) 1430 g diisobutylene 14.3 mg Rh (fresh contact) 500 g water 3 1.7 19.7 78.3 0.3 b) 1430 g of diisobutylene 3 0.7 13.0 85.9 0.4 bottom residue from a) 6 0.8 8.8 89.6 0.8 500 g water 9 0.8 6.2 92.2 0.8 c) 1430 g diisobutylene 3 0.8 13.9 84.7 0.6 bottom residue from b) 6 0.8 8.9 89.5 0.8 500 g water 9 0.8 5.3 92.9 1.0 d) 1430 g of diisobutylene 3 0.8 11.7 86.5 1.0 sump residue from c) 6 0.9 2.4 95.3 1.4 500 g water 9 0.9 1.2 95.8 2.1 e) 1430 g diisobutylene 3 0.7 12.5 85.4 1.4 bottom residue from d) 6 0.8 7.8 89.6 1.8 500 g water 9 0.9 3.1 93.5 2.5 f) 1430 g diisobutylene 3 0.6 14.4 81.8 3.2 Bottom residue from e) 6 0.7 7.6 88.3 3.4 500 g of water 9 0.8 3.6 92.2 3.4
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |