DE2431929B2 - Katalysator zur partiellen hydrierung - Google Patents
Katalysator zur partiellen hydrierungInfo
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Description
Durch partielle Hydrierung von Acetylenverbindungen, die z. B. bei der sogenannten Reppe-Äthinylierung
anfallen, gelingt es, olefinisch ungesättigte Verbindungen herzustellen. a5
Speziell in der deutschen Auslegeschrift 1115 238 ist beschrieben, daß man die partielle Hydrierung von
Acetylenverbindungen in flüssiger Phase so lenken kann, daß die Wasserstoff aufnahme nach Ausbildung
der Doppelbindung völlig zum Stillstand kommt, wenn man die Hydrierung in Gegenwart von
Palladiumkatalysatoren durchführt, die mit VerVerbindungen von Metallen der Γ/. und bzw. oder
III. Nebengruppe des Periodensystems behandelt worden sind. Außerdem sind aus der deutschen
Patentschrift 2 53 160 bereits Katalysatoren für die Gasphasenhydrierung von Acetylen zu Äthylen bekannt.
Bei diesen Katalysatoren handelt es sich um die Kombination zweier Metalle, wobei dann neben
einem Edelmetall der Platingruppe ein unedles *o Metall, z.B. Eisen, Nickel, Kobalt, Kupfer, Silber,
Magnesium, Zink, Cadmium und Aluminium, in vielfachem Überschuß angewendet wird. Diese Katalysatoren
sind für die selektive Hydrierung von Acetylenverbindungen in flüssiger Phase nicht geeignet.
Das Verfahren der partiellen Hydrierung von Acetylenverbindungen ist besonders wichtig, um aus
Butindiol, das seinerseits aus Acetylen und Formaldehyd zugänglich ist, Buten-2-diol-l,4 herzustellen;
dies ist ein wichtiges Zwischenprodukt für die Herstellung von Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika.
Nach der DT-AS 1115 238 kann die Hydrierung
in Abwesenheit von Lösungsmitteln oder in wäßriger oder organischer Lösung durchgeführt werden.
Das Verfahren der partiellen Hydrierung gelingt jedoch erfahrungsgemäß — jedenfalls beim Butindiol
— nur dann befriedigend, wenn reine Verbindungen als Ausgangsmaterial vorliegen; technische
Qualitäten von Butindiol, die als Verunreinigungen unter anderem Propargylalkohol, Formaldehyd,
Formiate und Reste des vorher verwendeten Katalysators, insbesondere Kieselsäure und Kupfer enthalten,
bilden erfahrungsgemäß erhebliche Mengen an verharzten Rückständen, manchmal bis zu 30 0Zo.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, neue, wirkungsvolle und selektiv arbeitende Katalysatoren
anzugeben, die weniger empfindlich auf die Anwesenheit von Verunreinigungen in technischem
Butindiol reagieren und mit denen die Hydrierung der Dreifachbindung selektiv zur Zweifachbindung
gelingt.
Es wurde ein neuer Katalysator gefunden, der Palladium und ein oder mehrere Metalle der zweiten
Gruppe des Periodensystems der Elemente auf einem Träger enthält.
Erfindungsgemäß enthält der Katalysator — außer Palladium — eines der Elemente Zink oder Cadmium
und wenigstens eines der Elemente Wismut oder Tellur oder sowohl Zink als auch Cadmium und
wird erhalten, wenn man den Träger mit einer die entsprechenden Verbindungen enthaltenden Lösung
mischt und kalziniert. Natürlich kann der Katalysator auch Zink und Cadmium zusammen mit Wismut
oder Tellur enthalten.
Der Katalysator kann in an sich bekannter Weise z. B. dadurch erhalten werden, daß man einen Träger,
insbesondere rAl2Os oder ein modifiziertes A1SO3
oder Bimsstein, mit der Lösung einer Verbindung der Metalle behandelt.
Als Träger dient mit besonderem Vorteil Aluminiumoxid oder Bimsstein, insbesondere y-Aluminiumoxid
oder ein modifiziertes Aluminiumoxid, das z. B. unter der Bezeichnung Catapal bekannt ist und aus
aluminiumorganischen Verbindungen hergestellt wird, oder Bimsstein, besonders gereinigter italienischer
Bimsstein.
Die Erfindung ist insbesondere in Verbindung mit der Hydrierung von technischem Butindiol zu
Butendiol in wäßriger Lösung zu sehen, die technisch besonders wichtig ist.
Während Katalysatoren der bekannten Art, die z. B. nur Palladium, Palladium/Zink, Palladium/
Mangandioxid, Palladium/Blei, Palladium/Vanadin auf einem Träger enthalten, oftmals mehr als 25, ja
bis zu 4O°/o Rückstände bei der Herstellung von Butendiol bilden, gelingt es mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Katalysatoren, Butendiol bei wesentlich geringerer, im allgemeinen unter 10 0Zo liegender
Rückstandsbildung aus technischem Butindiol zu gewinnen.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren enthalten im allgemeinen etwa 0,05 bis 2, insbesondere 0,2 bis
0,7 Gewichtsprozent Palladium, und jeweils etwa 0,05 bis 1, insbesondere 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent
Zink und/oder Cadmium sowie, falls nur Zink oder Cadmium anwesend ist, weiterhin etwa 0,05 bis 1,
insbesondere 0,1 bis 0,3% Wismut oder Tellur. Zink enthaltende Katalysatoren werden bevorzugt.
Im allgemeinen werden die Katalysatoren in Form einer Suspension verwendet, wobei die mittlere Korngröße
z. B. zwischen 0,02 bis 1, insbesondere 0,05 bis 0,35 mm Durchmesser liegt. Natürlich ist auch die
Verwendung der Katalysatoren als fest angeordnetes Kontaktbett grundsätzlich möglich.
Die Reaktionsbedingungen bei der Herstellung von Butendiol sind von den bereits bekannten Bedingungen
im allgemeinen nicht verschieden; z. B. wird ein Wasserstoff druck zwischen Normaldruck und
etwa 16 bar verwendet, wobei die Obergrenze im allgemeinen lediglich durch gewisse Normen der
Apparatehersteller, nicht jedoch durch chemische Gegebenheiten bedingt ist. Die Reaktionstemperatur
liegt im allgemeinen zwischen 30 und 80, insbesondere 60 und 75° C.
Beispiel 1 Tellursäure, deren Te-Gehalt 0,85 g beträgt, und
600 ml Wasser gut vermischt. Dann wird 16 Stunden
85Ö g rA!Ä der Korngröße 0,05 bis 0,5 mm wer- bei 120° C getrocknet Anschließend wird der Ka-
den mit 38,95 g einer llprozentigen Palladium- talysator 6 Stunden auf 510° C erhitzt. Der Kataly-
nitratlösung, die 4,284 g Pd enthält, 3,82 g Zinknitrat f sator enthält nach dem Erhitzen 0,5 Vo Pd, 0,1 °/o Te
(Zn-Gehalt 0,85 g), 2 g Cadmiumnitrat (Cd-Gehalt und 0,1"ZoZn.
0,85 g) und 600 ml Wasser gut vermischt. Dann wird 60 kg 35prozentige technische wäßrige 2-Butin-
16 Stunden bei 120° C getrocknet. Anschließend 1,4-diollösung werden in Anwesenheit von 400 g des
wird der Katalysator 6 Stunden auf 520° C erhitzt. Katalysators bei 68° C und einem Wasserstoffdruck
Der Katalysator enthält nach dem Erhitzen O,48°/o io von 6 bar hydriert. Neben 17,8 kg 2-Buten-l,4-diol,
Pd, 0,1 ·/· Cd und 0,09»/· Zn. das entspricht 88·/· Ausbeute, entstehen 2,4 kg bzw.
60 kg 33piozentige technische wäßrige 2-Butin- 12 Gewichtsprozent Rückstand.
1,4-diollösung werden in Anwesenheit von 400 g des _, ... . Λ
Katalysators bei 72° C und einem Wasserstoffdruck Vergleichsversuch 1
von 12,5 bar hydriert. Neben 18,0 kg 2-Buten- 15 850 g TAl2O8 einer Korngröße zwischen 0,05 und
1,4-diol, das entspricht 89 Vo Ausbeute, entstehen 0,5 mm werden mit 39 g llprozentiger Palladium-
2,2 kg bzw. 11 Gewichtsprozent Rückstand. nitratlösung und 560 ml Wasser versetzt, zurTrockene
. . gebracht und 16 Stunden bei 120° C nachgetrocknet.
Beispiel l Anschließend wird der Katalysator auf 520° C er-
850 g y-AljCL der Korngröße 0,08 bis 0,4 mm wer- ao hitzt; er enthält schließlich 0,5 Gewichtsprozent Pd.
den mit 38,95 g einer llprozentigen Palladium- 60 kg 33prozentige wäßrige technische 2-Butin-
nitratlösung, die 4,289 g Pd enthält, 2 g Wismutnitrat 1,4-diollösung werden mit 400 g Katalysator bei
(Bi-Gehalt 0,9 g) und 3,82 g Zinknitrat (Zn-Gehalt 65° C und 6 atü Wasserstoffdruck hydriert. Es
0,85 g) und 570 ml Wasser gut vermischt. Dann wird werden 11,9 kg 2-BUtCn-M-OIoI erhalten, was einer
16 Stunden bei 120° C getrocknet. Anschließend as Ausbeute von 58,8·/β der Theorie entspricht. Da-
wird der Katalysator 6 Stunden auf 520° C erhitzt. neben entstehen 8,3 kg bzw. 41,2 Gewichtsprozent
Der Katalysator enthält nach dem Erhitzen 0,5 a/o Rückstand.
Pd, 0,1 Vo Bi und 0,1 Vo Zn. Vereleichsversuch 2
60 kg 33prozentige technische wäßrige 2-Butin-
1,4-diollösung werden in Anwesenheit von 44 g des 30 850 g γ-Al2O8 werden wie vorstehend beschrieben,
Katalysators bei 65° C und einem Wasserstoffdruck jedoch unter Zusatz von Zinknitrat, verwendet, wobei
von 4 bar hydriert. Neben 18,7 kg 2-Buten-l,4-diol, ein Katalysator erhalten wird, der 0,5 Gewichts-
das entspricht 92,5 Vo Ausbeute, entstehen 1,5 kg prozent Pd und 0,2 Gewichtsprozent Zn enthält.
bzw. 7,5 Gewichtsprozent Rückstand. 60 kg 33prozentige wäßrige technische 2-Butin-
. 35 1,4-diollösung werden mit 400 g des Katalysators bei
B e 1 s ρ 1 e 1 3 65° C rad 6,5 bar Wasserstoffdruck hydriert. Es ent-
850 g y-Al2O. der Korngröße 0,05 bis 0,5 mm wer- stehen 10,85 kg 2-Buten-l,4-diol. Das entspricht
den mit 38,95 g einer llprozentigen Palladium- einer Ausbeute von 53,7·/· der Theorie. Daneben
nitratlösung, die 4,284 g Pd enthält, 3,82 g Zink- entstehen 9,35 kg bzw. 46,3 Gewichtsprozent Rücknitrat
(Zn-Gehalt 0,85 g), einer wäßrigen Lösung 40 stand.
Claims (2)
1. Katalysator zur partiellen Hydrierung, der Palladium und ein oder mehrere Metalle der
zweiten Gruppe des Periodensystems der Elemente auf einem Träger enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß der Katalysator außer Palladium eines der Elemente Zink oder Cadmium
und wenigstens eines der Elemente Wismut oder Tellur oder sowohl Zink als auch Cadmium
enthält und der durch Vermischen des Trägers mit einer die entsprechenden Verbindungen enthaltenden
Lösung und Kalzinieren erhalten worden ist
2. Verwendung des Katalysators nach An-Spruch 1 zur Hydrierung von ButindioJ zu
Butendiol.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |