DE2713434B2 - Verfahren zur Herstellung von 2-Äthyihexanol - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 2-ÄthyihexanolInfo
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Description
2-Äthylhexanol wird in großen Mengen zur Herstellung von Dioctyl-phthalat, dem bevorzugten Weichmacher
für PVC verwendet. Synthese und Reindarstellung des Alkohols erfolgt in drei Stufen.
Hierbei wird in bekannter Weise (siehe Chemie-Ing.-Techn.
41, Jahrg. 1969/Nr. 17, S. 976) in der ersten Stufe n-Butyraldehyd bei erhöhter Temperatur mit wäßriger
Natronlauge in innige Berührung gebracht, wobei der n-Butyraldehyd durch Aldolisierung mit gleichzeitiger
Wasserabspaltu'.ig zu 2-Äthylhexenal umgesetzt wird.
Die dabei angewendeten Temperaturen können zwischen 90 und 130° und die Konzentration der
Natronlauge bei 1 - 5% liegen. Das in Wasser unlösliche 2-Äthylhexenal kann zusammen mit gebildeten geringen
Nebenprodukten leicht als obere Schicht der wäßrigen Lauge abgetrennt werden.
Typisch für das Produkt dieser Reaktionsstufe ist folgende Zusammensetzung:
95,0% 2-Äthylhexenal
0,5% 2-Äthylhexanal
0,1% 2-Äthylhexanol
1,4% n-Butyraldehyd (monomer und trimer)
3,0% höhere Kondensationsprodukte.
0,5% 2-Äthylhexanal
0,1% 2-Äthylhexanol
1,4% n-Butyraldehyd (monomer und trimer)
3,0% höhere Kondensationsprodukte.
Anschließend werden in der zweiten Stufe 2-Äthylhcxenal
und 2-Äthylhexanal zu 2-Äthylhexanol, n-Butyraldehyd und Teile des trimeren n-Butyraldehyds zu
n-Butanol und die carbonylhaltigen höheren Kondensationsprodukte zu hydroxylhaltigen höhersiedenden
Verbindungen hydriert. Die Hydrierung kann dabei an festangeordneten Hydrierkatalysatoren sowohl in
Sumpfphase als auch in Gasphase erfolgen. Die angewendeten Drucke liegen in der Sumpfphase im
Bereich 2 —10 bar und die Temperaturen zwischen 100-1800C.
Als Nebenprodukt entsteht bei der Hydrierung durch Decarbonylierung des 2-Äthylhexenals und des 2-Äthylhexanals
in sehr geringem Umfang Heptan. Die Reingewinnung des 2-Äthylhexanols in der dritten Stufe
erfolgt dcstiüativ durch Abtrennung einer Vorlauffraktion in einer Vorlaufkolonne und eines Destillationsrfickstandes in einer Hauptlaufkolonne. Obgleich die
Abtrennung der unterhalb des 2-Äthylhexanols siedenden Komponenten auch bei Normaldruck oder leicht
vermindertem Druck erfolgen kann, wird in der Technik wegen des hohen Siedepunktes des 2-Äthylhexanols die
Destillation ausschließlich unter vermindertem Druck bei 50 bis 200 Torr durchgeführt Unter den gleichen
Bedingungen gelingt es nicht das 2-Äthylhexanol in der Hauptlaufkolonne vollständig von den höher siedenden
Anteilen abzutrennen. Man muß daher in einer weiteren Kolonne, der Nachlaufkolonne, den Sumpf der Hauptlaufkolonne nochmals destillieren, um das im Rückstand
verbliebene 2-Äthylhexanol von den höher siedenden Komponenten abzutrennen. Bei dieser Destillation
(i·■' ^hlaufdestillation) wird üblicherweise im Sumpf eine
Temperatur unterhalb 1800C aufrechterhalten; am Kopf der Kolonne erhält man das restliche 2-Äthylhexanol
zusammen mit geringen Anteilen Höhersiedern als
Nachlauffraktion. Dieser Nachlauf wird in die Hydrierung bzw. Destillation zurückgeführt und damit einer
erneuten Destillation unterworfen, so daß schließlich das 2-Äthylhexanol annähernd vollständig von den
Höhersiedern abgetrennt wird. Die höhersiedenden Anteile werden am Boden der Nachlaufkolonne
abgezogen. Sie bestehen aus den Reaktionsprodukten von 2-Äthylhexenal mit sich selbst oder mit n-Butyraldehyd
und stellen sauerstoff haltige Verbindungen mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen dar. Der Siedepunkt
dieser Reaktionsprodukte liegt oberhalb des 2-Äthylhexanols.
Die Herstellung des 2-Äthylhexanols erfolgt in sehr hoher Ausbeute. In der Aldolisierungsstufe wird,
bezogen auf n-Butyraldehyd, ein Umsatz von über 98% und eine Selektivität von über 97% und in der
Hydrierstufe ein Umsatz von 100% und eine Selektivität von über 99% erreicht. Die Möglichkeiten zur direkten
Erhöhung der Wertproduktausbeute durch Verbesserung der Selektivität im Rahmen der bestehenden
Verfahren sind daher sehr beschränkt.
Dennoch ist man bemüht, die 2-Äthylhexanol-Ausbeute
weiter zu steigern, da schon geringe Ausbeuteverbesserungen wegen der großen Mengen, in denen
2-Äthylhexanol hergestellt wird, bedeutende wirtschaftliche Vorteile mit sich bringen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß zur Herstellung von 2-Äthylhexanol durch Aldolkondensation
von n-Butyraldehyd, katalytische Hydrierung des Aldolisierungs- und mehrstufige Destillation des Hydrierungsproduktes,
wobei zunächst eine Trennung des Hydrierungsproduktes in einen Vorlauf, eine die
Hauptmenge 2-Äthylhexanol enthaltende Fraktion und in einen Destillation: rückstand erfolgt und der Destillationsrückstand
in einer Nachlaufkolonne in 2-Äthylhexanol und eine aus höhersiedenden Anteilen bestehende
Fraktion getrennt wird, mit Erfolg in der Weise arbeitet, daß man die bei der Destillation in der Nachlaufkolonne
als Rückstand anfallenden höhersiedenden Anteile einer thermischen Spaltung bei 200 bis 2500C unterwirft, in
einer gesonderten Kolonne aus dem Spaltprodukt eine n-Butanal, 2-Äthylhexenal, 2-Äthylhexanal und 2-Äthylhexanol
enthaltende Fraktion von den unveränderten höhersiedenden Anteilen abtrennt und in die Hydrierungsstufe
zurückführt, wobei die thermische Spaltung des Rückstandes der Nachlaufkolonne entweder zusammen
mit der Abtrennung des Nachlaufes oder in einer gesonderten Stufe erfolgt.
Die thermische Behandlung kann unter Normaldruck oder vermindertem Druck durchgeführt werden. Um
bei der Rückführung der Spaltprodukte in die Hydrierungsstufe eine Anreicherung der höhersiedenden
Anteile mit Siedebereichen oberhalb der Siedetemperatur des 2-Äthylhexanols zu verhindern, müssen die
Produkte der thermischen Spaltung destillativ in die erwünschten C4 (n-Butanal) - und C8 (2-Äthylhexenal,
2-Äthylhexanal, 2-Äthylhexanol) — Produkte sowie in die unveränderten höhersiedenden Anteile destillativ
aufgetrennt werden.
Die Spaltung der höhersiedenden Anteile erfolgt nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens in der Weise, daß am Boden der Nachlaufkolonne eine Temperatur von 200 bis
2500C eingestellt wird. Unter diesen Bedingungen
destillieren das isn Nachlauf enthaltene 2-Äthylhexanal
und die Spaltprodukte gemeinsam über. Da bei dieser Ausführungsform der neuen Arbeitsweise teilweise
auch nicht gespaltene höhersiedende Anteile überdestillieren, ist eine Auftrennung des Destillats in einer
gesonderten Kolonne in eine aus n-Butanal, 2-ÄthyIhexenal,
2-Äthylhexanal und 2-Äthylhexanol bestehende Fraktion und den höhersiedenden Rest erforderlich.
Man kann die Spaltung der höhersiedenden Anteile aber auch nach Abdestillieren des 2-Äthylhexanals in
einer gesonderten Stufe vornehmen. Das Produkt der thermischen Spaltung ist dann wiederum destillativ
aufzutrennen.
Spaltprodukte und nicht gespaltete höhersiedende Anteile können in der zur Spaltung verwendeten
Kolonne getrennt werden. Hierbei werden in einem Seitenabzug unmittelbar oberhalb des Sumpfes auf den
übergehenden Dämpfen die oberhalb des 2-Äthylhexanols siedenden Produkte abgeführt. Am Kopf der
Kolonne werden die bis 2-Äthylhexanol siedenden Produkte abgenommen una in die Hydrierungsstufe des
Aldolisierungsproduktes zurückgeführt.
n-Butyraldehyd wird mit wäßriger, etwa 3%iger Natronlauge im Verhältnis 9 Gew.-Teile Natronlauge zu
1 Gew.-Teil Aldehyd unter intensiver Mischung bei 100 bis 1300C behandelt. Unter Wasserabspaltung bildet
sich 2-Äthylhexenal, das nachfolgend an einem fest angeordneten Nickel-Katalysator in der Gasphase bei
etwa 1100C hydriert wird. Das Hydrierprodukt hat folgende Zusammensetzung:
l,7Gew.-Tei!e n-Butanol
0,6 Gew.-Teile Heptan
0,01 Gew.-Teile 2-Äthylhexanal
94,69 Gew.-Teile 2-Äthylhexanol
3,0 Gew.-Teile Höhersieder
0,6 Gew.-Teile Heptan
0,01 Gew.-Teile 2-Äthylhexanal
94,69 Gew.-Teile 2-Äthylhexanol
3,0 Gew.-Teile Höhersieder
Bei der technisch üblichen destillativen Auftrennung in drei Stufen unter den folgenden Bedingungen
Vorlaulkolonno
llauptlaul- Nachlaulkolonnc kolonne
Kopftemperatur
Sumpftemperatur 158
125
152
113
158
Druck (mbar) 180 133 105
Rücklauf 5 : 1 0,85 : 1 0,6 :
erhält man aus 100 Gew.-Teilen Hydrierprodukt:
2,3 Gew.-Teile Vorlaufprodukt, davon 1,7 Gew.-Teile n-Butanol
94,7 Gew.-Teile 2-Äthylhexanol, 99,7%ig
3,0 Gew.-Teile Höhersieder
3,0 Gew.-Teile Höhersieder
Destilliert man die in der Nachlaufkolonne in einer Menge von 3 Gew.-Teilen anfallenden Höhersieder in
einer nachgeschalteten kontinuierlich betriebenen Kolonne in der Weise, daß im Sumpf eine Temperatur von
230° aufrechterhalten wird, so gehen am Kopf der Kolonne 1,5 Gew.-Teile (entsprechend 50% der eingesetzten
Höhersieder) eines Crack-Destillats folgender Zusammensetzung über:
24,3 Gew.-Teile n-Butyraldehyd
1,8 Gew.-Teile 2-Äthylhexanal
1,8 Gew.-Teile 2-Äthylhexanal
42,5 Gew.-Teile 2-Äthylhexenal
8,5 Gew.-Teile 2-Äthylhexanol
8,5 Gew.-Teile 2-Äthylhexanol
22,9 Gew.-Teile Höhersieder
Im Sumpf der Kolonne verbleiben noch 1,5 Gew.-Teile
(d.h. 50% der eingesetzten Höhersieder). Durch Destillation in einer 10 Böden-Kolonne werden aus dem
Crackdestillat die bis einschließlich 2-Äthylhexanol siedenden Teile abgetrennt und in die Hydrierung des
Aldolisierungsproduktes zurückgeführt. Bezogen auf 100 Gew.-Teile Hydrierprodukt erhöht sich die 2-Äthylhexanol-Ausbeute
um 0,92 Gew.-Teile und die n-Butanol-Ausbeute um 0,36 Gew.-Teile, während die Höhersieder
um 36,7% von 3 Gew.-Teilen auf 1,9 Gew.-Teile reduziert werden. „ .
Nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 wird durch Behandlung von Butyraldehyd mit wäßriger Natronlauge
ein Aldolisierungsprodukt folgender Zusammensetzung erhalten:
1,5 Gew.-Teile n-Butyraldehyd
0,5 Gew.-Teile 2-Äthylhexanal
94,9 Gew.-Teile 2-Äthylhexenal
0,1 Gew.-Teile 2-Äthylhexanol
3,0 Gew.-Teile Höhersieder
100 Gew.-Teile dieses Produktes werden in Gegenwart von Wasserstoff in einem Verdampfer bis auf
6 Gew.-Teile, die als Rückstand im Verdampfer verbleiben, verdampft und dampfförmig bei einer
Temperatur von etwa 1100C über einen festangeordneten
Nickel-Hydrierkatalysator geleitet. Zur vollständigen Hydrierung wird das dabei erhaltene Hydrierungsprodukt in einem nachgeschalteten Hydrierrohr an
einem ebenfalls festangeordneten Nickel-Hydrierkatalysator in flüssiger Phase umgesetzt, wie im Beispiel 1
beschrieben in 3 Stufen unter den dort angegebenen Bedingungen destilliert und auf reines 2-Äthylhexanol
aufgearbeitet. Die im Verdampfer der Gasphasenhydrierung angefallenen 6 Gew.-Teile Rückstand werden
der Nachlaufkolonne zur Abtrennung der Höhersieder zugeführt. Im Sumpf der Nachlaufkolonne bleiben,
bezogen auf 100 Gew.-Teile eingesetztes Aldolisierungsprodukt, 3,3 Gew.-Teile Destillationsrückstand zurück.
Diese werden in einer nachgeschalteten 10 Böden-Kolonne, die am 3. Boden von unten einen
Seitenabzug besitzt, kontinuierlich crackend bei 230° C Sumpftemperatur destilliert, wobei am Kopf als
Destillat 1,6 Gew.-Teile und am Seitenabzug 1,4 Gew.-Teile Höhersieder übergehen, während im Sumpf
0,3 Gew.-Teile als Destillationsrückstand verbleiben (alle Angaben beziehen sich auf 100 Gew.-Teile
Aldolisierungsprodukt).
Lopfdestillat hat folgende Zusammensetzung:
2 Gew.-Teile n-Butyraldehyd 5 Gew.-Teile 2-Äthylhexanal
) Gew.-Teile 2-Äthylhexenal ) Gew.-Teile 2-Äthylhexanol
5 Gew.-Teile Höhersieder
und wird in die Flüssigphasenhydrierung zurückgeführt. Bezogen auf 100 Gew.-Teile Aldolisierungsprodukt
erhöht sich die 2-ÄthylhexanoI-Ausbeute um 0,99 Gew.-Teile und die n-BuUnol-Ausbeute um 0,46
Gew.-Teile gegenüber einer Arbeitsweise ohne Crackdestillation.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von 2-Äthylhexanol durch Aldolkondensaron von n-Butyraldehyd, katalytische Hydrierung des Aldolisierungs- und mehrstufige Destillation des Hydrierungsproduktes, wobei zunächst eine Trennung des Hydrierungsproduktes in Vorlauf, eine die Hauptmenge 2-Äthylhexanol enthaltende Fraktion und in einen Destillationsrückstand erfolgt und anschließend der Destillationsrückstand in einer Nachlaufkolonne in 2-Äthylhexanol und eine aus höhersiedenden Anteilen bestehende Fraktion getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der Destillation in der Nachlaufkolonne als Rückstand anfallenden höhersiedenden Anteile einer thermischen Spaltung bei 200 bis 2500C unterwirft in einer gesonderten Kolonne aus dem Spaltprodukt eine n-Butanal, 2-Äthylhexenal, 2-Äthy(hexanaf und 2-Äthylhexanol enthaltende Fraktion von den unveränderten höhersiedenden Anteilen abtrennt und in die Hydrierungsstufe zurückführt, wobei die thermische Spaltung des Rückstandes der Nachlaufkolonne entweder zusammen mit der Abtrennung des Nachlaufs oder in einer gesonderten Stufe erfolgt.ίο
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