DE3228881A1

DE3228881A1 - Verfahren zur herstellung von c(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)-c(pfeil abwaerts)5(pfeil abwaerts)-alkoholen

Info

Publication number: DE3228881A1
Application number: DE19823228881
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 6940 Weinheim Baer; Heinrich Dr. 6700 Ludwigshafen Elliehausen; Armin Volker Dr. 6704 Mutterstadt Grenacher; Herwig Dr. 6710 Frankenthal Hoffmann; Max Dr. 6703 Limburgerhof Strohmeyer; Helmut Dr. 6700 Ludwigshafen Walz
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1984-02-09
Also published as: DE3228881C2

Description

Verfahren zur Herstellung von C3-C5-Alkoholen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von C3-C5-Alkoholen durch Hydrierung der entsprechenden Aldehyde in der Flüssigphase mit Wasserstoff in Gegenwart von Nickel und Kupfer enthaltenden Katalysatoren.
Sieht man von der erfindungsgemäßen Verbesserung ab, ist dieses Verfahren in seinen Grundzügen aus der DE-PS 26 28 987 bekannt. Hierbei wird die Hydrierung in Gegenwart eines Trägerkatalysators, dessen aktive Masse 40 bis 80 Gew.% Nickel, 10 bis 50 Gew.% Kupfer und 2 bis 10 Gew. Mangan in reduzierter metallischer Form enthält, sowie in Gegenwart von Wasser vorgenommen. Der Wasserzusatz ist erforderlich, um der unter den Hydrierbedingungen auftretenden Etherbildung entgegenzuwirken.
Wenngleich man nach der Lehre dieser DE-PS gute Ergebnisse erzielt und obwohl die betreffenden Katalysatoren eine hohe Lebensdauer aufweisen, liegt in der Mitverwendung von etwa 5 bis 20 Vol.% Wasser ein empfindlicher Nachteil, weil die anschließend erforderliche destillative Abtrennung des Wassers einen apparativen und energetischen Aufwand erfordert, der unter dem Gesichtspunkt der Hydrierung als solcher an sich entbehrlich ist.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Hydrierung der C3-C5 Aldehyde so zu gestalten, daß man hierbei einerseits kein Wasser mitzuverwenden braucht, andererseits aber trotzdem keine nennenswerten Mengen an Ethern als Nebenprodukte entstehen.
'Demgemäß wurde ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von C3-C5-Alkoholen durch Hydrierung der entsprechenden Aldehyde in der Flüssigphase mit Wasserstoff bei 90 bis 1400C und 20 bis 350 bar in Gegenwart eines Nickel und Kupfer enthaltenden Katalysators gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man hierzu einen Katalysator verwendet, der in gebrauchsfertiger, aber noch nicht reduzierter Form - 5 bis 70 Gew. Al203 und/oder Fe203 und - 30 bis 95 Gew.% einer Mischung aus 100 Gew.-Tl. NiO, 20 bis 40 Gew.-Tl. CuO, 0,5 bis 6 Gew.-Tl. MoO3 und O bis 10 Gew.-Tl. Mn304 enthält, wobei dieser Katalysator wie folgt hergestellt wurde: - Umsetzung einer wäßrigen Lösung, welche wasserlösliche Salze des Aluminiums, Eisens, Nickels, Kupfers und gegebenenfalls des Molybdäns und des Mangans entsprechend den vorgenannten Mengenverhältnissen enthält, mit einer wäßrigen Alkalimetallcarbonatlösung, wobei das Umsetzungsgemisch bei 35 bis 95°C und einem pH-Wert von 5 bis 9 gehalten wird, - Abtrennung der hierbei erhaltenen, aus den Metallcarbonaten, -hydroxiden und -oxiden bestehenden Fällung, - Waschen dieser Masse mit Wasser, bis sie praktisch anionenfrei ist, Imprägnierung der gewaschenen Masse mit einer wäßrigen Ammoniummolybdatlösung, sofern die ursprüngliche Salzlösung kein Molybdänsalz enthielt, - Trocknung dieser Masse bei 100 bis 1500C, und - anschließendes Erhitzen auf 350 bis 7000C bis zur Gewichtskonstanz.
Weiterhin wurde gefunden, daß solche Katalysatoren für den erfindungsgemäßen Zweck besonders gut geeignet sind) die in gebrauchsfertiger aber noch nicht reduzierter Form - 20 bis 60 Gew.% Al203 und/oder Fe203 und - 40 bis 80 Gew.% einer Mischung aus 100 Gew.-Tl. NiO, 28 bis 37 Gew.-Tl. CuO, 1 bis 5 Gew.-Tl. Mo03 und 0 bis 8,5 Gew.-Tl. Mn304 enthalten.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren sind aus der DE-OS 29 17 018 als Katalysatoren für die Hydrierung von Acetylenalkoholen zu den entsprechenden gesättigten Alkoholen bekannt. Es ist jedoch als äußerst überraschend zu bezeichnen, daß sie im Gegensatz zu den hinsichtlich ihrer Zusammensetzung sehr ähnlchen Katalysatoren der DE-PS 26 28 987 den erfindungsgemäßen Zweck, nämlich die Unterdrückung der Etherbildung ohne Mitverwendung von Wasser, erfüllen.
Im einzelnen sind diese Katalysatoren beispielsweise erhältlich, indem man eine wäßrige Lösung von A1-III-, Fe-III-, Ni-II-, Cu-II-, Mo-VI- und Mn-II- oder Mn-III- '-Salzen unter intensivem Rühren mit einer wäßrigen Alkalimetallcarbonatlösung vermischt.
Nach den bisherigen Beobachtungen sind Al203 und Fe203 gleichwirkend, so daß man die eine Verbindung in beliebiger Menge durch die andere ersetzen kann.
Als Metallsalze kommen z.B. die Nitrate, Sulfate und Acetate in Betracht. Im Falle des Molybdäns verwendet man zweckmäßigerweise das handelsübliche Ammoniummolybdat. Da dieses jedoch u.U. nur unvollständig gefällt wird, imprägniert man die bereits gewaschene Fällung der anderen Komponenten zweckmäßigerweise mit einer Ammonmolybdatlösung, bevor man sie trocknet und erhitzt.
Als Fällungsmittel verwendet man vorzugsweise Natriumcarbonat.
Die Metallsalzlösungen haben vorzugsweise einen Metallsalzgehalt von 30 bis 40 Gew.%, und die Alkalimetallcarbonatlösung ist vorzugsweise 10 bis 20 gew.%ig.
Man nimmt die Fällung bei 35 bis 950cm vorzugsweise 50 bis 90°C sowie unter Einhaltung eines pH-Wertes von 5 bis 9, vorzugsweise 6,5 bis 7,5 vor. Man erhält ein Carbonat/ Hydroxid/Oxid-Gemisch, welches abgetrennt und mit Wasser solange gewaschen wird, bis es praktisch anionenfrei ist.
Danach wird dieses Gemisch gegebenenfalls noch mit einer wäßrigen Ammoniummolybdat-Lösung imprägniert und anschließend wie üblich bei etwa 120°C getrocknet.
Die getrocknete Masse wird sodann bis zur Gewichtskonstanz auf 350 bis 700, vorzugsweise 400 bis 6000C erhitzt, wobei die Carbonate und Hydroxide in die Oxide übergehen.
AnschlieBend verarbeitet man diese Masse wie üblich zu Strängen oder Tabletten, indem man sie entweder in trockenem Zustand verpreßt oder indem man sie mit Wasser anteigt, in die gewünschte Form bringt und die geformten Teilchen abermals trocknet und erhitzt.
Es ist zweckmäßig, den gebrauchsfertigen Katalysator vor der Hydrierung zu aktivieren, indem man ihn einige Stunden lang unter 1 bis 300 bar Wasserstoffdruck auf 150 bis 3000C erhitzt, jedoch findet diese Aktivierung auch in der Anfangsphase der Hydrierung statt.
Die Hydrierung der Aldehyde mittels dieser Katalysatoren wird sodann wie üblich bei 90 bis 1400C und unter einem Wasserstoffdruck von 25 bis 350 bar vorgenommen.
Wasser muß, entsprechend der Zielsetzung der Erfindung, nicht zugegen sein, braucht andererseits aber auch nicht ausgeschlossen zu werden, d.h. man kann auch wasserhaltige Rohware verarbeiten.
Beispiel 1 a) Katalysatorherstellung 806,5 kg einer wäßrigen Lösung3 die 50,1 kg NiO in Form von Nickelz Nitrat, 16,9 kg CuO in Form von Cu-II--Nitrat und 33 kg A1203 in Form von Al-III-Nitrat enthielt, sowie 1065 kg einer 20 gew.%igen wäßrigen Natriumcarbonatlösung wurden gleichzeitig in ein Rührgefäß eingeleitet, wobei die Zulaufgeschwindigkeit so geregelt wurde, daß der pH-Wert des Reaktionsgemisches zu Beginn der eaktion 7,0 und am Ende 7,5 betrug. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde durch Heizung auf etwa 500C gehalten.
Nach beendeter Fällungsreaktion, die etwa 6 Stunden in Anspruch nahm, wurde der Niederschlag abgetrennt, mit Wasser praktisch anionenfrei gewaschen, mit 9,34 kg einer 14,34 gew.%igen wäßrigen Ammoniummolybdatlösung imprägniert, bei 120°C getrocknet und schließlich 1,5 Stunden lang auf 500°C erhitzt.
Die so erhaltene Masse, die aus 29,6 Gew.% A1203 und 70,4 Gew.% eines Oxidgemisches aus 47,8 Gew.% NiO (= 100 Gew.-Tl.) 12,6 Gew.% CuO (= 26,4 Gew.-Tl.) 1,3 Gew.% MoO3 (= 2,7 Gew.-Tl.) und 0,1 Gew.% Na2O bestand, wurde in üblicher Weise zu Tabletten von 5 mm Durchmesser und 4,5 mm Dicke verarbeitet.
b) Hydrierung von n-Butyraldehyd 7,48 l/h eines Gemisches aus 0,68 l/h wasserfreiem n-Butyraldehyd, welches etwa 0,1 Gew.% Isobutyraldehyd enthielt, und 6,8 l/h rückgeführten Hydrieraustrages wurden bei 12800 und 325 bar Wasserstoffdruck in einem ersten Reaktor von 1,5 1 Rauminhalt an 1,49 kg der Katalysatortabletten (Schüttvolumen 1,5 1) der Hydrierung unterworfen.
0,68 l/h Reaktionsgemisch wurden dem Stoffkreislauf des ersten Reaktors kontinuierlich entnommen und einem zweiten Reaktor von 0,5 1 Rauminhalt zugeführt, der mit dem gleichen Katalysator gefüllt war. Hier wurde die Hydrierung bei 1300C und 325 bar ohne Rückführung des Reaktionsgemisches zu Ende geführt.
Beispiel 2 Hydrierung von Propionaldehyd In einem Hydrierreaktor von 5 1 Rauminhalt, der mit 4,95 kg des gemäß Beispiel la hergestellten Katalysators gefüllt war, wurden stündlich 21,6 1 eines Gemisches auf 1,6 1 wasserfreiem Propionaldehyd und 20 1 rückgeführten Hydrieraustrags bei 95 bis 120°C und 35 bar H2-Druck der Hydrierung unterworfen. Eine Nachreaktion war hierbei nicht erforderlich. Stündlich fielen 1,6 1 Propanol mit einer Reinheit von 99,9 Gew.% an. Die Menge der Nebenprodukte (Dipropylether, Propionaldehyd-dipropylacetal und hochsiedender Rückstand) lag unter 0,1 Gew.% und die Carbonylzahl betrug 0,1.
Beispiel 3 Analog Beispiel la wurde ein Katalysator hergestellt, der aus 30,0 Gew.% A1203 10,0 Gew.% Fe203 und 60 Gew.% eines Oxidgemisches aus 44,8 Gew.% NiO (= 100 Gew.-Tl.) 13,9 Gew.% Cu0 (= 31 Gew.-Tl.) und 1,3 Gew.% MoO3 (= 2,3 Gew.-Tl.) bestand.
Die hydrierung eines Gemisches aus 1,8 l/h n-Butyraldehyd, der etwas iso-Butyraldehyd enthielt, und 0,2 l/h n-Butanol bei 1100C und 35 bar Wasserstoffdruck lieferte 2 l/h n-Butanol in 99,6 %iger Reinheit. Daneben fielen noch 0,1 Gew.% Di-n-Butylether, 0,2 Gew.% Rückstand und 0,1 Gew.% iso-Butanol an.
'Das gleiche Ergebnis wurde mit einem Katalysator aus 33,0 Gew.% Fe203, 50,1 Gew.% NiO und 16,9 Gew.% Cu0 sowie mit einem Katalysator aus 33,0 Gew.% Al2O3, 46,6 Gew.% NiO, 15,7 Gew.% OuO und 4,7 Gew.% Mn304 erhalten, die analog Beispiel la hergestellt worden waren.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von 0 von C3-C5-Alkoholen durch Hydrierung der entsprechenden Aldehyde in der Flüssigphase mit Wasserstoff bei 90 bis 140°C und 25 bis 350 bar in Gegenwart eines Nickel und Kupfer enthaltenden Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man hierzu einen Katalysator verwendet, der in gebrauchsfertiger, aber noch nicht reduzierter Form - 5 bis 70 Gew.% A1203 und/oder Fe203 und - 30 bis 95 Gew.% einer Mischung aus 100 Gew.-Tl.

NiO, 20 bis 40 Gew.-Tl. CuO, 0,5 bis 6 Gew.-Tl.

MoO3 und 0 bis 10 Gew.-Tl. Mn3O4 enthält, wobei dieser Katalysator wie folgt hergestellt wurde: - Umsetzung einer wäßrigen Lösung, welche wasserlösliche Salze des Aluminiums, Eisens, Nickels, Kupfers und gegebenenfalls des Molybdäns und des Mangans entsprechend den vorgenannten Mengenverhältnissen enthält, mit einer wäßrigen Alkalimetallcarbonatlösung, wobei das Umsetzungsgemisch bei 35 bis 950C und einem pH-Wert von 5 bis 9 gehalten wird, - Abtrennung der hierbei erhaltenen, aus den Metallcarbonaten, -hydroxiden und -oxiden bestehenden Fällung, - Waschen dieser Masse mit Wasser, bis sie praktisch anionenfrei ist, - Imprägnierung der gewaschenen Masse mit einer wäßrigen Ammoniummolybdatlösung, sofern die ursprüngliche Salzlösung kein Molybdänsalz enthielt, - Trocknung dieser Masse bei 100 bis 1500C, und - anschließendes Erhitzen auf 350 bis 7000C bis zur Gewichtskonstanz.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator verwendet, der im gebrauchsfertigen, aber noch nicht reduzierten Zustand - 20 bis 60 Gew.% A1203 und/oder Fe203 und - 40 bis 80 Gew.% einer Mischung aus 100 Gew.-Tl.

NiO, 28 bis 37 Gew.-Tl. CuO, 1 bis 5 Gew.-Tl.

Mo03 und 0 bis 8,5 Min304 enthält.