DE2455617A1 - Verfahren zur herstellung von butandiol und/oder tetrahydrofuran ueber die zwischenstufe des gamma-butyrolactons - Google Patents
Verfahren zur herstellung von butandiol und/oder tetrahydrofuran ueber die zwischenstufe des gamma-butyrolactonsInfo
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Description
Unser Zeichen; O.Z, 30 986 Mu/UB
6700 liudwigsaafen, 18.I1.1974
Verfahren zur Herstellung von Butandiol und/oder Tetrahydrofuran über die Zwischenstufe des ^-Butyrolactons
Die Erfindung betrifft ein lcontinuierliches Verfahren zur Herstellung
von Butandiol und/oder Tetrahydrofuran durch katalytisehe
Hydrierung von Maleinsäureanhydrid bzw„ Bernsteinsäureanhydrid,
wobei als Zwischenstufe gegebenenfalls Bernsteinsäureanhydrid und jedenfalls ^-Butyrolacton ("Butyrolacton") gebildet
wird, nach dem Schema
MSA
Il
Stufe
- 32
kcal
BSA
2. Stufe
GBL
- 26
teal
mo.
G OH
σ — G^
- H2O
O^ —OH %,-OH
BS
297/74
- 2 ■-
609822/1057
OoZo 30 986
245561?
3. Stufe
1,4-BD I I ^O THF
Ein solches Verfahren ist grundsätzlich bekannt, u»ao aus den
deutschen Offenlegungsschriften 1 593 073 und 1 901 870» Wie sich aus den praktischen Beispielen dieser Schriften ergibt,
entstehen dabei jedoch - je nach dem gewählten Hydrierkatalysator
- unterschiedliche Gemische von Zwischenprodukten und Endprodukten, Z0B0 Bernsteinsäure, Butyrolacton, Tetrahydrofuran,
Butandiol, ferner Propanol und Butanol und außerdem polymere Ester der vorgenannten Verbindungen„
Es ist offensichtlich, daß Verfahren dieser Art nachteilig sind, da das Interesse an der Gewinnung möglichst einheitlicher und
reiner Substanzen gewöhnlich überwiegt«
Die vorgenannten Offenlegungsschriften empfehlen suspendierte Katalysatoren auf der Grundlage von Nickel; es sind auch schon
kupferhaltige Katalysatoren verwendet worden, wie z.B. die japanischen Patentveröffentlichungen 5 366/69 und 72 40 770 beschreiben,
die allerdings in der Regel nur die Hydrierung des Butyrolactons zum Tetrahydrofuran bzw. Butandiol bewirken. Nach
anderen Autoren (z.B. japanische Patentveröffentlichung 17 259/67 und 17 818/67) sind die oben mit 1 und 2 bezeichneten Hydrierungen
mit bestimmten Kupferkatalysatoren möglich, wobei nach einem dieser Vorschläge in der Gasphase gearbeitet wird.
Obwohl der betrachtete Reaktionsverlauf schon oft untersucht wurde, ist bisher ein in kontinuierlich betriebener Anlage
durchführbares, einheitlich verlaufendes Verfahren nicht bekannt .
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein solches Ver-
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- 3 - OoZo 30 9δ6
fahren zu schaffen und geht von der Erkenntnis aus, daß ein
Verfahren mit eindeutigem Reaktionsergebnis eindeutig verlaufende Zwischenstufen voraussetzt.
Das Verfahren der Erfindung umfaßt die folgenden Schrittes
a) Man hydriert Maleinsäureanhydrid bzw0 Bernsteinsäureanhydrid
in Gegenwart von J'-Butyrolacton an einem fest angeordneten,
Nickel enthaltenden Katalysator zu /'-Butyrolacton,
ti) entfernt das /bei der Hydrierung gebildete Wasser in der
Weise, daß man das Reaktionsgemisch dem Mittelteil einer
Destillationskolonne zuführt und Wasser und ^"-Butyrolacton
einerseits und Bernsteinsäureanhydrid und ^-Butyrοlaeton
andererseits gewinnt, Bernsteinsäureanhydrid und ,^-Butyrolacton
zurückführt und ^-Butyrolacton und Wasser durch
Destillation trennt und
c) überführt ^"-Butyrolacton in an sich bekannter Weise an
einem Kupfer enthaltenden Katalysator in Butandiol und/ oder Tetrahydrofuran»
Zur sauberen Trennung der Hydrierung von Maleinsäureanhydrid zu Bernsteinsäureanhydrid einerseits und von Bernsteinsäureanhydrid
zu Butyrolacton andererseits verfährt man zweckmäßig in der in den vorgenannten deutschen Offenlegungsschriften beschriebenen
Weise, wobei man die Hydrierung von Maleinsäureanhydrid zum Bernsteinsäureanhydrid bei verhältnismäßig niedrigem
Druck und verhältnismäßig niedriger Temperatur ausführt und die Hydrierung von Bernsteinsäureanhydrid zum Butyrolacton unter
verhältnismäßig scharfen Bedingungen, d=h„ bei verhältnismäßig
hohem Druck und verhältnismäßig hoher Temperatur durchführt.
Während die bekannten Verfahren durch die Anwesenheit suspendierter
Katalysatoren bei der Trennung der beiden Hydrierungareaktionen erhebliche Schwierigkeiten haben, weil die Überführung
der feststoffhaltigen Reaktionsprodukte der ersten Hy-
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- 4 - Ο,Ζ.30 9δ6
drierungsstufe in die Bedingungen höheren Drucks und höherer Temperatur technisch fast aussichtslos ist, gelingt ein solches
Verfahren unter Verwendung fest angeordneter Katalysatoren wesentlich einfacher, da die zur Erzeugung des höheren
Drucks der zweiten Stufe erforderlichen Pumpen unter diesen Bedingungen ohne weitere .Voraussetzungen benutzt werden können.
,Das Verfahren "benutzt dabei die aus den deutschen Offenlegungsschriften
bekannte, aber dort nicht konsequent verfolgte Überlegung, die Hydrierung von Maleinsäureanhydrid bzw« Bernsteinsäureanhydrid
zu Butyrolacton in Gegenwart von überschüssigem Butyrolacton auszuführen und - wenn als Rohstoff Maleinsäureanhydrid
verwendet wurde - in zwei Stufen zu zerlegen; nach einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Teil des schließlich
gebildeten Butyrolactons in der Weise zurückgeführt, daß den beiden voraufgegangenen Hydrierungsreaktionen unterschiedliche
Mengen an Butyrolacton zugeführt werden» Die Hydrierung des Bernsteinsäureanhydrids wird auf diese Weise in größerer
Verdünnung vorgenommen als die Hydrierung des Maleinsäureanhydrids; 10 bis 50 folge Lösungen von Bernsteinsäureanhydrid in
Butyrolacton erweisen sich auf dieser Stufe des Verfahrensablaufs als zweckmäßige Konzentration»
Die definierte Anwesenheit von überschüssigem Butyrolacton neben gegebenenfalls nicht umgesetztem Bernsteinsäureanhydrid,
freier Bernsteinsäure und Wasser schafft nun erfindungsgemäß die Möglichkeit j das bei der Hydrierung gebildete Wasser zu
entfernen und gleichzeitig die in einer Nebenreaktion aus Bernsteinsäureanhydrid
und Wasser gebildete Bernsteinsäure wieder in Bernsteinsäureanhydrid und Wasser zu verwandeln.
Man führt das erhaltene Reaktionsgemisch einer Destillationskolonne
in der Weise zu, daß Wasser und ein Teil des Butyrolactons als Kopfprodukt und Bernsteinsäureanhydrid und der
Rest des Butyrolactons als Sumpfprodukt erhalten werden; die zugeführte Bernsteinsäure wird dabei vollständig umgesetzt.
- 5 609822/1057
■ - 5 - OoZo 30 986
Daa erhaltene Sumpf produkt kann in einfacher Weise der Reaktion
wieder zugeführt werden, wobei gegebenenfalls zusätzlich weiteres Butyrolacton zugefügt wird; das in der Dampfphase auftretende Wasser wird durch eine weitere Destillation vom gewünschten
Butyrolacton getrennt, das seinerseits der Umsetzung
zu Tetrahydrofuran bzwo Butandiol unterworfen werden kann.
Das nach der voranstehenden Beschreibung schließlich als ein-,
ziges Produkt erhaltene Butyrolacton kann nun in an sich grundsätzlich
bekannter Weise in Tetrahydrofuran oder Butandiol weiter überführt werden„ Dabei ist es möglich, das eine oder andere
Zielprodukt in jeweils überwiegendem bzw„ ausschließlichem Maße zu bilden, wenn man entweder einen Kupfer und Zinkoxid
bzw» Zinkhydroxid enthaltenen Hydrierkatalysator verwendet,
wobei bevorzugt Butandiol zu gewinnen ist oder.einen auf der Grundlage von Aluminiumoxid aufgebauten Kupferkatalysator benützt
und bevorzugt. Tetrahydrofuran gewinnto
Zu den verwendeten Katalysatoren und Terfahrensschritten ist im
einzelnen das Folgende zu sagens Die Hydrierung von Maleinsäureanhydrid
bzwo Bernsteinsäureanhydrid wird erfindungsgemäß an
einem fest angeordneten Nickelkatalysator durchgeführt; Nickelkatalysatoren,
die sich zur Anordnung im Festbett eignen, sind im allgemeinen auf einem Träger wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid,
Magnesiumsilicat, Aluminiumsilicat, Titandioxid, Zirkondioxid
u.a. oder auch als trägerfreie Katalysatoren ausgebildet» Sie können übliche Aktivatoren und Desaktivatoren und sonstige
Hilfsstoffe wie z = Bo Graphit, Stearinsäure oder hydraulische
Bindemittel enthalten= Ein besonders geeigneter Katalysator
für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die beiden Hydrierstufen
unter verschiedenen Bedingungen stattfinden, ist Z0Bo in der DT-PS 2 024 282 beschrieben.,
Zweckmäßig hält man bei der Hydrierung von Maleinsäureanhydrid
eine Temperatur zwischen 100 und 200°, insbesondere 120 bis 180°
ein und wendet einen Wasserstoffdruck von bis zu 3OO bar, vorzugsweise
bis zu 50 bar ano
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- 6 - Ο«Ζ ο 30 986
245561?
Die Hydrierung von Bernsteinsäureanhydrid zu Butyrolacton wird im allgemeinen bei Temperaturen zwischen 100 "bis 250°, insbesondere
120 bis 200°, durchgeführt und liegt im allgemeinen um 20 bis 50° über der jeweils für die vorhergehende Hydrierung
gewählten Temperaturen. Dabei wird ein Druck im allgemeinen bis zu 300 bar, insbesondere zwischen 80 und 280 bar, zweckmäßig
angewendet.
Die Auftrennung des bei der Hydrierung des Bernsteinsäureanhydrids
anfallenden Reaktionsgemische vollzieht sich erfindungsgemäß unter gleichzeitiger Anhydridbildung der mit entstandenen
Bernsteinsäure durch Destillation; dies kann z.B. in einer Kolonne geschehen, die zweckmäßig eine Bodenzahl von
5 bis 20 besitzt; die Einspeisestelle für das Reaktionsgemisch befindet sich im allgemeinen zwischen dem 2„ und 15» Boden.
Auch durch Erhitzen des G-emischea in einem Rührkessel unter Rückfluß und Auskreisen des Wassers ist die Entwässerung möglich.
Das entwässerte Butyrolacton kann nun unmittelbar einer Feinreinigung
unterworfen und somit gewonnen werden; gewöhnlich, wird es jedoch in Butandiol-1,4 und/oder Tetrahydrofuran umgewandelt.
Hierzu wird wenigstens eine weitere Hydrierungsstufe an das vorher geschilderte Verfahren angeschlossen, die
die folgenden Besonderheiten aufweist: Wünscht man bevorzugt Butandiol zu gewinnen, so verwendet man im allgemeinen einen
Kupferkatalysator, der außerdem Zinkhydroxid bzw„ Zinkoxid enthält. Beispielsweise kann man geeignete Katalysatoren dadurch
herstellen, daß man aus Kupfer und Zink enthaltenden Lösungen Mischkristalle fällt, die, kristallographisch betrachtet, dem
Malachit CUp(OH^CO., bzw. dem Zinkhydroxidcarbonattyp Zn1-(OH)^
(GO^)2 angehören, diese Mischkristalle anschließend thermisch
zersetzt und das Zersetzungsprodukt als solches oder nach geeigneter
Verformung als Katalysator verwendet« Zweckmäßig enthalten derartige Katalysatoren auch geringe Mengen Aluminium;
die Herstellung eines geeigneten Katalysators ist beispielsweise in der DT-OS 2 132 020 beschriebene
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Wünscht man bevorzugt Tetrahydrofuran zu erhalten, so wird erfindungsgemäß
mit "besonderem Vorteil ein Kupferkatalysator benutzt, der außerdem im wesentlichen Aluminiumoxid, gegebenenfalls
in untergeordneten Mengen auch Magnesium und ähnliche Elemente enthält» Ein geeigneter Katalysator der Bruttozusammensetzung
6 Cu 0 ■> AIpO, wird beispielsweise nach der Vorschrift
in der DT-PS 2 024 282 erhaltene
Die Erfindung wird besonders deutlich anhand des beigegebenen
Fließschemass
Maleinsäureanhydrid (MSA) gelangt aus dem Vorratsbehälter B 1 in einen beheizten Rührkessel R 1 und wird hier in Butyrolacton
(GBL) aufgelöst« Mittels der Pumpe P 1 wird die MSA-Lösung über
einen Wärmetauscher W 1 in den 1„ Hydrierreaktor C 1 gepumpt„
Mittels der Kreislaufpumpe P 2 wird ein Teil des Reaktionsproduktes vom Abscheider A 1 aus im Kreis geführt« Auch der Wasserstoff
wird über den Verdichter V 1 und den Wärmetauscher W 2 im Kreis geführt»
Mittels der Pumpe D 1 gelangt die Lösung von Bernsteinsäureanhydrid
(BSA) in G-BL über den Wärmetauscher W 3 in die zweite
Hydrierstufe, die bei gegenüber der ersten Stufe erhöhtem Druck betrieben wird. Auch hier wird zur Wärmeabfuhr ein Teil der
Flüssigkeit mittels der Pumpe P 3 im Kreislauf geführt. Wasserstoff
gelangt über den Verdichter V 2 und den Wärmetauscher W 4 ebenfalls im Kreis zurück» Das Reaktionsgemisch gelangt dann
in die Bernsteinsäurespaltung K 1, wobei G-BL und Wasser am Kopf
gewonnen und in der Kolonne K 2 getrennt werden» Über die Pumpe D 2 gelangt reines Butyrolacton in den Reaktor 0 3« Hier wird
unter Produktrückführung über P 6 zu Butandiol hydriert» Das Hydrierprodukt wird in der Vakuumdestillation K 3 destilliert
und gelangt als reines Butandiol in den Behälter B 2» Bei der Herstellung von THP wird äußerlich genauso verfahren, jedoch
der Katalysator verändert»
Ein großer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß an den mit
- 8 609822/1057
- 8 - OoZ. 30 9δβ
Doppelpfeilen gekennzeichneten Stellen a, b und c Reaktionsprodukt abgezogen oder auch Produkte zugeführt werden können.
Bei a) kann man Bernsteinsäureanhydrid zusetzen bzw, gewinnen.
Auch läßt sich das Verfahren zur Herstellung von Butyrolacton verwenden, wenn man an der Stelle c) Produkt abzieht„ Durch
diese Möglichkeit, an verschiedenen Stellen des Verfahrens Produkte einzuspeisen und Produkte abzuziehen, wird das Ver-'fahren
wirtschaftlich besonders interessant»
Katalysatorherstellung
ι
Für die Stufen 1 und 2 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt ein Katalysator eingesetzt, der aus dem Katalysatorvorläufer
NIgAIp(OH)-IgCO^ ο 4 HpO gewonnen wird0 Dieser Katalysator
zeigt schon bei tieferen Temperaturen eine wesentlich höhere Aktivität als handelsübliche Kontakte., Die Fahrweise
bei Temperaturen unter 200 C verhindert aber weitgehend unangenehme
Nebenproduktbildung.
Der Katalysatorvorläufer wird durch Fällung aus 1 bis 2 molarer wäßriger Nitratlösung mit 1 bis 2 molarer Alkalicarbonatlösung,
vorzugsweise Natriumcarbonatlösung, bei Temperaturen zwischen 50 und 950O, vorzugsweise 8O0O, hergestellt« Der pH-Wert wird
während der Fällung zwischen 5,0 und 8,0 gehalten„ Nach der
Fällung wird der Katalysatorvorläufer filtriert und gewaschen. Das gewaschene Produkt wird bei 100 bis 15O0G, vorzugsweise bei
1100G, getrocknet und anschließend bei Temperaturen zwischen
300 und 6000G, vorzugsweise 350 bis 50O0G, kalzinierte Das kalzinierte
Produkt wird nach Zusatz von 2 G-eWo i» Graphit zu Pillen
verpreßt. Diese Pillen werden bei Temperaturen zwischen 300 und 60O0C, vorzugsweise bei 400 bis 45O0G, reduziert und anschließend
passivierto
Spezielle Angaben zur Katalysatorherstellung für die 1„ und 2„
Hydrierstufe '
Zur Fällung der Verbindung Ni6Al2(OH)16GO5 ο 4 H2O werden folgende
Lösungen hergestellt (Vorschrift 1);
- 9 60 9 822/10 57
Lösung 1 » 279,4 kg Ni(NO5)2 ° 6 H2O und
120,04 kg Al(iip5)5 c 9 H2O
werden in HpO gelöst, so daß eine Lösung von insgesamt 640 1
entsteht»
Lösung 2g 159,00 kg technische Soda
werden in H2O gelöst, so daß 750 1 Lösung entstehen (2 molar)»
Im Fällungsgefäß wird soviel Wasser vorgelegt, daß der Rührer vernünftig arbeiten kann» Beide Lösungen und die Wasservorlage
werden getrennt auf 8O0C erhitzte Durch parallelen Zulauf der
Lösungen 1 und 2 wird die Fällung bei einer Temperatur von 8Ö°0
und einem pH-Wert von 5,0 bis 8,0 durchgeführt» Der pH-Wert
wird durch die Zulaufgeschwindigkeiten der Lösungen gesteuert» Nach beendeter Fällung wird noch 15 Minuten bei 80 0 nachge-"
rührt und dann abfiitriert» Der Niederschlag wird solange gewaschen,
bis im Filtrat kein Nitrat mehr nachzuweisen ist» Zur Kontrolle wird eine Probe des Niederschlages röntgenographisch
untersucht und festgestellt, ob der Katalysatorvorläufer in reiner Form entstanden ist» Die Menge des gewaschenen Niederschlages beträgt 600 bis 700 Liter» Der Filterkuchen wird bei
1100O getrocknet, wobei ca» 25 G-ew» $ Trockensubstanz resultieren
(150 bis 175 kg)» .
Nach dem Trocknen wird der Katalysatorvorläufer 5 Stunden bei
35O0G zum Oxidgemisch zersetzt» Die Zersetzung ergibt nochmals
einen G-ewichtsverlust von ca« 30 G-ew» $, so daß man schließlich
100 bis 120 kg Kontaktmasse erhält. Das so erhaltene Produkt wird dann nach Zusatz von 2 G-ew» $ Graphit zu 5 χ 5 mm-Pillen
verpreßt. Diese Pillen werden mit reinem Wasserstoff bei 45O0O
reduziert und anschließend bei Zimmertemperatur im Stickstoffstrom,,
dem eine geringe Menge Luft zudosiert wird, passiviert. Die Dosierung der Luft erfolgt so, daß die Temperatur im Reaktor
5Q0C nicht überschreitet»
609822/105 7 " 10
- 10 - O.Z. 30
Herstellung eines Kupferkatalysators für die Hydrierung von GBL zu Butandiol (Vorschrift 2)i
Zunächst werden für die Fällung folgende zwei Lösungen "bereitete
lösung 1s 7,200 kg Cu(NO5)2 . 3-H2O
11,370 kg Zn(N05)2 · 6 H2O
1,473 kg Al(NO3)3 . 9 H2O
werden in Wasser gelöst und zu 36 1 Lösung aufgefüllt.
Lösung 2 s Aus 7,850 kg technischer Soda (wasserfrei) werden
37 1 wäßrige Lösung bereitet.
Die Fällung erfolgt in einem Rührkessel, in dem 10 1 Wasser von 800O vorgelegt werden „. Unter kräftigem Rühren wird durch
parallelen Zulauf von Lösung 1 und 2 die Verbindung gefällt. Durch Einstellung der Zulaufgeschwindigkeiten wird während
der Fällung ein pH-Wert von 7,0 in dem Fällungsgefäß eingestellt. Nach Beendigung der Fällung wird noch 15 Minuten nachgerührt
und die entstandene Fällung dann abfiltriert und nitratfrei gewaschen. Der Filterkuchen wird bei 1100G getrocknet und
anschließend bei 250 bis 2700O 5 Stunden kalziniert. Das erhaltene
Produkt wird auf eine Korngröße unter 1 mm zerkleinert und nach Zusatz von 2 Gew.
<fo Graphit zu 5 χ 5 mm-Pillen gepreßt.
Kupferkatalysator für die Hydrierung von GBL zu THF (Vorschrift 3)s
Als Katalysatorvorläufer dient die folgende Verbindung; CUgAl2(OH)16OO3 ° 4 H2O. Für die Fällung dieses Hydroxidcarbonats
werden zunächst folgende Lösungen hergestellt:
Lösung 1s 23,200 kg Cu (NO5)2 · 3 H2O
12,004 kg Al(NO5)3 · 9 H2O
werden in Wasser gelöst und zu 64 1 Lösung aufgefüllt.
- 11 6 09822/1057
- 11 - OoZo 50 9δ6
Lösung 2g 15,270 kg technise-tier Soda (wasserfrei) werden zu
72 1 einer wäßrigen Lösung gelöste
Gefällt wird in einem Rührkessel, in dem 20 1 Wasser als Vorlage auf 800C erhitzt werden» Lösung 1 und 2 werden ebenfalls
auf 8O0G erhitzt« Die Fällung erfolgt durch parallelen Zulauf
der Lösung 1 und 2 in die gut gerührte Wasservorlagec Der Zulauf
der Lösungen erfolgt über Rotameter und Ventile, mit denen die. Zulaufgeschwindigkeiten so eingestellt werden, daß während
der Fällung ein pH-Wert von 6,0 aufrecht erhalten wird» Nach Zulauf der Lösungen 1 und 2 wird mit Soda ein pH-Wert von 7,0
eingestellt und noch 15 Minuten nachgerührt. Der Niederschlag wird filtriert und "nitratfrei gewaschen,, Eine Probe des Niederschlages
wird röntgenographisch untersucht« Der feuchte Filterkuchen dann bei 1100C getrocknet und anschließend 5 Stunden bei
3000C kalziniert ο Nach Zusatz von 2 Sew. $>
Graphit wird dann das <1,5 mm gebrochene Kalzinationsprodukt zu 5 χ 5 mm-Pillen
verpreßt ο
Zur Durchführung des Verfahrens wurden 3 Reaktoren verwendet. Für die Hydrierung von MSA zu BSA wurde ein Reaktor mit dem
eingangs beschriebenen Nickelkontakt gefüllt» Derselbe Kontakt wurde auch im 2. Reaktor für die Hydrierung von BSA zu BTL verwendet»
Vor Beginn der Reaktion wurde der passivierte Kontakt 'in beiden Reaktoren mit Wasserstoff bei 2000C reduziert. Nach
der Reduktion wurde Reaktor 1 mit einer 10 $igen Lösung von MSA in Butyrolacton beaufschlagt. Die Lösung wurde am Kopf des Reaktors
über eine Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung zugegeben, so daß eine möglichst gleichmäßige Flüssigkeitsbeaufschlagung
gewährleistet war. Reaktor 1 wurde bei einem Druck von 5 bis bar H2 betrieben. Das Reaktionsgemisch wurde dann mittels einer
Pumpe in den 2O Reaktor geleitet und hier unter erhöhtem Druck
BSA zu GBL hydriert. In der Versuchsanlage wurde Wasserstoff nicht im Kreis gefahren, sondern als Abgas ständig eine bestimmte
Menge ausgeschleuste Die folgende Tabelle gibt einen Überblick
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- 12 - O0Z. 30 986
über die Yersuchsergebnisse (RZA = Raum-Zeit-Ausbeute)
Tabelle | 1 | 5 | - BSA | H2-Abgas | RZA |
Reaktor | I, MSA * | 25 | Temp» | kg BSA | |
Lösung | H2-DrUCk | 5 | Π | Nl/h | 1 Katoh |
II, BSA — | 0C | 200 | 0,550 | ||
$> MSA | bar | H2-DrUCk | 150 | 200 | 0,830 |
10 | 150 | 200 | 0,670 | ||
10 | bar | 180 | |||
10 | 150 | ^ BTL | H2-Abgas | RZA | |
Reaktor | 150 | Temp» | kg BTL | ||
Lösung | 250 | Nl/h | 1 Katoh | ||
0C | 200 | 0,230 | |||
150 | 200 | 0,350 | |||
10 | 180 | 200 | 0,520 | ||
10 | 180 | ||||
10 | |||||
Das Produkt aus der 2„ Hydrierstufe wird nun in einer Kolonne
unter Rückfluß erhitzt und so die gebildete Bernsteinsäure zu Anhydrid und H2O zersetzt» Butyrolacton und Wasser werden am
Kopf der Kolonne abgezogen und in eine 2. Destillationsstufe getrennt» Das erhaltene Butyrolacton wird in Butandiol gelöst
und in der 3» Hydrierstufe zu Butandiol hydrierte Dazu wird der Rieselreaktor mit Katalysator der Vorschrift 2 gefüllt. Der
Kontakt wird mit einem Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff (1 bis 2 Yol« $>
H2) bei Temperaturen von 150 bis 25O0C
reduziert. Nach der Reduktion wird im Rieselbetrieb analog den
beiden anderen Hydrierstufen bei erhöhtem Druck hydriert. Die folgende Tabelle gibt die Raum-Zeit-Ausbeute an Butandiol bei
verschiedenen Bedingungen wieder»
- 13 609822/1057
ϊρ-Part ialdr u ck "■{"bar]] |
- ύδ | H2-Abgasmenge Nl/h |
O0Zo 50 986 2455617 |
|
Lösung I io G-BL |
250 | Temp» 0O |
200 | RZA kg BD/1 Kätoh |
10 | 250 | 170 | 200 ..■ | 094i0 |
30 | 15Θ · | 180 | 200 | 0,900 |
40 | 150 : | 175 | 200 | O9 508 |
20 | 150 \ | 195 | 200 | 0,550 |
20 | 2 (Teilreaktion) | 170 | 0,360 | |
Beispiel | ||||
In einen Hochdruckreaktor wurden 350 ml des Kupferkontäktes
gemäß Vorschrift 3 eingefüllt und bei Temperaturen von 100 bis
2000O mit einem Stickstoff/Wasserstöffgeniisoh (98 % N2, 2 $ H2
reduziert„ In Sümpffahrweise wurde nun eine 10'^ige Lösung von
Butyrolacton in Butandiol über den Kontakt geleitet und bei einem Wasserstoffdruck von 250 bar und Temperatüren, zwischen
150 und 2000O hydriert * Die Katalysatorbelastung betrug 1 1
Lösung pro Stunde, entsprechend 2,86 £l/l Katalysator ° hj.
Das Butyrolacton wurde dabei in Butandiol und THf umgewandelt»
Die gebildete Menge THF ist stark von der Temperatur abhängig.
In der Abb* 2 ist die THIKMettge in Gew.' fo in Abhängigkeit von
der Temperatur dargestellt. " ■ ■ ■"""; . ■■ . - ·
Unter denselben Reaktionsbedingungen wurde auch der Kontakt
naöh Torsßhrift 2 getestet.. Bei.Temperaturen unter 1-9O0O. wird .-mit
diesem Kontakt Butandiol gebildet ,· während der THIHJ-ehalt
des ReaktiOTisprodükteS; bei den angegebenen Temperaturen unter.
0,1 io hetrag.ti .'■:■■ ». ·■ - ."·■ . .-.-. :·.·..,-.■ - ·. ·.
0982 27 105?
Claims (1)
- -H- OoZ. 30 986PatentansprücheVerfahren zur Herstellung von Butandiol-1,4 und/oder Tetrahydrofuran durch katalytische Hydrierung von Maleinsäureanhydrid bzw. Bernsteinsäureanhydrid, wobei als Zwischenstufe gegebenenfalls Bernsteinsäureanhydrid und jedenfalls ^-Butyrolacton gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß mana) Maleinsäureanhydrid bzw. Bernsteinsäureanhydrid in Gegenwart von I^-Butyrolacton an einem Nickel enthaltenden Katalysator zu .f-Butyrolacton hydriert,b) das bei der Hydrierung gebildete Wasser in der Weise entfernt, daß man /'-Butyrolacton und Wasser von Bernsteinsäureanhydrid und gegebenenfalls Bernsteinsäure durch Destillation trennt, Bernsteinsäureanhydrid zurückführt und J^-Butyrolacton und Wasser durch Destillation trennt, sowiec) ^Butyrolacton in an sich bekannter Weise an einem Kupfer enthaltenden Katalysator in Butandiol und/oder Tetrahydrofuran überführt."Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Hydrierung von Maleinsäureanhydrid über Bernsteinsäureanhydrid zum |-Butyrolacton in der Weise vorgenommen wird, daß bei verhältnismäßig niedrigem Druck und niedriger Temperatur Maleinsäureanhydrid zu Bernsteinsäureanhydrid und bei verhältnismäßig hohem Druck und hoher Temperatur Bernsteinsäureanhydrid in ^-Butyrolaoton überführt wird=Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kupferkatalysator einen Kupfer und Zinkhydroxid bzw« Zinkoxid enthaltenden Hydrierkatalysator verwendet und bevoraugt Bütandiol-1,4 gewinnt»- 15 809822/1057- 15 - OoZ, 50 9864, Verfahren nach. Anspruch. 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man als Kupferkatalysator einen Aluminium enthaltenden Kupferkatalysator verwendet und bevorzugt Tetrahydrofuran gewinnt,Zeichn.BASF Aktiengesells609822/10 57
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