DE3232557C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Alkohols durch Hydroformylierung gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1.
Während der letzten 10 Jahren wurden die sog. Oxoalkohole
in großem Umfang für eine Vielzahl von Anwendungszwecken
eingesetzt, beispielsweise als Zwischenprodukte für Weichmacher
für verschiedene Polymere; als Ausgangsmaterialien
für synthetische Detergentien; als Zwischenprodukte
für Agrikulturchemikalien; Arzneimittel oder Feinchemikalien,
wie Nahrungsmittelzusätze, sowie als unterschiedlichste
Lösungsmittel. Der Bedarf an Oxoalkoholen ist daher
konstant hoch. Die Hersteller stehen mit ihren Bemühungen,
derartige Oxoalkohole stetig und kostengünstig
zur Verfügung zu stellen, in einer scharfen Konkurrenz.
Unter diesen Umständen wurden verschiedene neue katalytische
Systeme vorgeschlagen und verschiedene Anstrengungen
im Hinblick auf eine Verbesserung des Oxosyntheseverfahrens
unternommen.
Insbesondere im Hinblick auf die Ölknappheit in den jüngsten
Jahren ist es erwünscht, die Ausbeute an Alkoholen
aus Olefin-Rohmaterialien zu verbessern und die für das
Verfahren erforderliche Energie möglichst gering zu halten.
Bei den herkömmlichen Oxoverfahren, z. B. gemäß US 32 55 259, wird üblicherweise
ein Kobaltcarbonyl als Katalysator verwendet. Der Kobaltcarbonyl-
Katalysator hat eine hohe Aktivität. Dadurch erhält
man eine gute Reaktionsrate des Olefins, und auch die
Selektivität der Umwandlung des Olefins in den korrespondierenden
Aldehyd ist ziemlich hoch. Der Alkohol, der anschließend
durch Hydrierung des Aldehyds in Gegenwart des
Kobaltcarbonyl-Katalysators gebildet wird, neigt jedoch
dazu, mit dem Aldehyd im gleichen Reaktionssystem unter
Bildung von unerwünschten Produkten, wie Acetal, zu reagieren.
Daher weist ein derartiges herkömmliches Verfahren
einen Nachteil dahingehend auf, daß die Bildung von
Produkten mit hohem Siedepunkt zunimmt, wenn die Umwandlungsrate
des Olefins gesteigert wird. Es ist insbesondere
fast unmöglich, die Bildung von hochsiedenden Produkten
zu unterdrücken, falls die Umwandlungsrate des Olefins
auf ein Niveau höher als 95 Mol-% unter den üblichen
industriellen Reaktionsbedingungen gesteigert wird.
Um den gewünschten Alkohol zu erhalten, muß ferner das
Produkt des Oxoverfahrens - nach Entfernung des Kobaltcarbonyl-
Katalysators - auf die gleiche Weise hydriert
werden. Diese Hydrierung wird gewöhnlich nach einem
Verfahren ausgeführt, bei dem das Produkt des Oxoverfahrens
- nach Entfernung des Katalysators - durch eine Festbett-
Katalysatorsäule geleitet wird, und zwar unter Wasserstoffdruck
bei hoher Temperatur. Als Festbettkatalysator
wird gewöhnlich ein Kupferchromit-Katalysator oder
ein Nickel- oder Kobalt-Katalysator auf einem Siliciumdioxid-
oder Aluminiumoxid-Träger verwendet. In Abhängigkeit
von den Oberflächenbedingungen neigt ein derartiger
Katalysator dazu, aufgrund verschiedener Nebenreaktionen
hochsiedende Produkte zu erzeugen. Die Auswahl des
Hydrierungskatalysators ist daher mit verschiedenen
Schwierigkeiten verbunden.
In dem Bestreben, diese Schwierigkeiten zu überwinden,
wurde ein Kobaltorganophosphin-Komplex-Katalysator mit
einem biphilischen (zweifach wirkenden) Liganden, wie
dreiwertigem Phosphor, entwickelt. Auf diese Weise kann
die Hydroformylierung des Olefins und die Hydrierung des
gebildeten Aldehyds in einer einzigen Reaktionsstufe
durchgeführt werden (JA-AS 1 402/1964). Bei diesem Verfahren
kann die Bildung der hochsiedenden Produkte wesentlich
unterdrückt und die Stabilität des Katalysators verbessert
werden, wodurch der Druck verringert werden kann.
Ein weiteres Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, daß
bei Verwendung eines geradkettigen Monoolefins als Ausgangsmaterial
die Selektivität der Umwandlung des gebildeten
Aldehyds in den geradkettigen Alkohol sehr hoch
ist, verglichen mit anderen herkömmlichen Verfahren. Ein
derartiger Katalysator mit einem biphilischen Liganden,
bestehend aus Co und dreiwertigem Phosphor, hat jedoch
einen gesteigerten hydridischen Charakter und neigt daher
natürlicherweise dazu, unter direkter Hydrierung des
Olefins das korrespondierende Paraffin zu bilden. Demgemäß
werden selbst bei optimal ausgewählten Bedingungen
beträchtliche Mengen an Paraffin als Verunreinigungen gebildet,
wenn man ein geradkettiges, terminales Olefin als
Ausgangsmaterial einsetzt. Die gebildete Menge an Verunreinigung
hängt jedoch von der Struktur des dreiwertigen
Phosphors ab. Falls ein verzweigtes Olefin oder ein inneres
Olefin eingesetzt wird, so findet die Umwandlung des
Olefins in das Paraffin durch direkte Hydrierung mit einer
Selektivität von wenigstens 20 Mol-% des umgewandelten
Olefins statt. Gemäß JP 55-1 13 731 wird zur Unterdrückung der
Bildung von Paraffinen vorgeschlagen, im Verlauf der Reaktion in
dem eingespeisten Gasgemisch den Partialdruck von CO zu
verringern und den Partialdruck von H₂ zu erhöhen. Das erzielte
Ergebnis ist jedoch nicht zufriedenstellend.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
anzugeben, mit dem ein Alkohol in guten Ausbeuten auf
industriell vorteilhafte Weise hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1
angegebene Verfahren gelöst, das gekennzeichnet ist durch
- (a) eine erste Reaktionsstufe, in der das Monoolefin in Gegenwart eines Kobaltkatalysators mit einem Gasgemisch von Kohlenmonoxid und Wasserstoff mit einem Volumenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid von 0,8 bis 2,0 unter einem Druck von 148 bis 246 bar bei einer Temperatur von 80 bis 180°C zum Aldehyd hydroformyliert wird, wobei die Umwandlung des Monoolefins von 50 bis 95 Mol-% beträgt, und anschließend der Kobaltkatalysator von dem nichtreagierten Olefin und dem gebildeten Aldehyd durch Zersetzung oder Extraktion entfernt wird; und
- (b) eine zweite Reaktionsstufe, in der das von dem Kobaltkatalysator der ersten Reaktionsstufe befreite Gemisch aus unreagiertem Monoolefin und Aldehyd mit einem Gasgemisch von Kohlenmonoxid und Wasserstoff mit einem Volumenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid von 1,1 bis 10 in Gegenwart eines Kobaltorganophosphin-Komplex-Katalysators unter einem Druck von 29,4 bis 197 bar bei einer Temperatur von 160 bis 250°C umgesetzt wird, wobei gleichzeitig das nichtreagierte Monolefin hydroformyliert und der Aldehyd zum Alkohol hydriert wird.
Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen
erläutert; es zeigt
Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Erläuterung
der Bildung verschiedener Produkte bei einem herkömmlichen
Oxoverfahren, das gemäß den im folgenden Vergleichsbeispiel
1 angegebenen Bedingungen durchgeführt
wurde; und
Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, in
der die Ergebnisse erläutert werden, die bei einem anderen
herkömmlichen Verfahren erhalten wurden, welches
unter den im folgenden Vergleichsbeispiel 2 angegebenen
Bedingungen durchgeführt wurde.
Wie oben erwähnt und in Fig. 1 erläutert, wird bei dem
herkömmlichen Oxoverfahren, bei dem ein Kobaltcarbonylkatalysator
verwendet wird, eine beträchtliche Menge an
hochsiedenden Produkten (die in Fig. 1 als "Polymere"
bezeichnet sind) als Verunreinigung gebildet. Diese Tendenz
nimmt mit Zunahme der Umwandlungsrate des Olefins
zu. Demgegenüber wird bei dem zweiten herkömmlichen Verfahren,
bei dem die Hydroformylierung des Olefins und
die Hydrierung des gebildeten Aldehyds in einer einzigen
Reaktionsstufe in Gegenwart eines Kobaltorganophosphin-
Komplex-Katalysators durchgeführt werden, ein Paraffin
als Verunreinigung gebildet, und zwar durch die direkte
Hydrierung des Olefin-Ausgangsmaterials, wenn auch die
Bildung hochsiedender Produkte auf diese Weise im wesentlichen
unterdrückt werden kann. Das geht aus Fig. 2 hervor.
Erfindungsgemäß wird demgegenüber das Oxoverfahren, d. h.
die Hydroformylierung, in zwei Reaktionsstufen durchgeführt.
Auf diese Weise kann der Oxoalkohol in einer viel
besseren Ausbeute als bei den herkömmlichen Verfahren hergestellt
werden, und dennoch kann der Energieverbrauch wesentlich
gesenkt werden.
Bei dem als Ausgangsmaterial verwendeten Monoolefin kann
es sich um ein geradkettiges, verzweigtkettiges oder alicyclisches
Monoolefin mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen oder
um ein Gemisch derartiger Monoolefine handeln.
In der ersten Reaktionsstufe wird das Monoolefin mit einem
Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei hoher
Temperatur und hohem Druck in Gegenwart eines Kobaltkatalysators
umgesetzt. Der Kobaltkatalysator ist vorzugsweise
ein Kobaltcarbonyl der Formel HCo(CO)₄ oder Co₂(CO)₈.
Die Umsetzung erfolgt unter derartigen Bedingungen, daß
das Monoolefin selektiv in den korrespondierenden Aldehyd
mit einer Umwandlung von 50 bis 95 Mol-% ohne wesentliche
Bildung des Alkohols überführt wird. Genauer gesagt
wird die erste Reaktionsstufe auf eine ähnliche Weise
wie bei dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung des
Kobaltcarbonylkatalysators durchgeführt, die Reaktion
wird jedoch in der Weise gesteuert, daß die Umwandlung
des Monoolefins von 50 bis 95 Mol-% beträgt. Wie oben erwähnt,
ist es äußerst schwierig, die Bildung von unerwünschten,
hochsiedenden Produkten zu unterdrücken, falls
die Umwandlung 95 Mol-% übersteigt. Anschließend
wird der Kobalt-Katalysator aus dem Reaktionsgemisch, das
das unreagierte Olefin und den gebildeten Aldehyd umfaßt,
entfernt, und zwar entweder durch Zersetzung des Katalysators
oder durch Extraktion des Katalysators. Der abgetrennte
Kobaltkatalysator kann vorteilhafterweise für
die Hydroformylierung in der ersten Reaktionsstufe wiederverwendet
werden.
In der zweiten Reaktionsstufe wird das Gemisch des nichtreagierten
Monoolefins und des gebildeten Aldehyds, aus
dem der Kobaltkatalysator in der ersten Reaktionsstufe
entfernt wurde, mit einem Gasgemisch von Kohlenmonoxid
und Wasserstoff in Gegenwart eines Kobaltorganophosphin-
Komplex-Katalysators umgesetzt. Dabei findet die Hydroformylierung
des nichtreagierten Monoolefins und die
Hydrierung des Aldehyds gleichzeitig statt unter Bildung
des angestrebten Alkohols in guter Ausbeute, ohne daß Nebenreaktionen
auftreten.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
im einzelnen erläutert.
In der ersten Reaktionsstufe wird der Kobaltkatalysator
dem Olefin-Ausgangsmaterial in einer Menge von 0,05 bis
1,00 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 0,6 Gew.-%, als Kobaltmetall
in dem Olefin, zugesetzt. Der Kobaltkatalysator
kann in beliebiger Form zugegeben werden, beispielsweise
in Form eines anorganischen oder organischen Salzes
von Kobalt. Vorzugsweise liegt der Katalysator in einem
für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeigneten Katalysatorsystem
in einer Form von HCo(CO)₄ oder Co₂(CO)₈
vor.
Das Olefin, in dem Kobalt aufgelöst ist, wird hydroformyliert,
und zwar in Gegenwart eines Gasgemisches von Wasserstoff
und Kohlenmonoxid in einem Volumenverhältnis
von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid von 0,8 bis 2,0, vorzugsweise
von 1,0 bis 1,6, unter einem Druck von 148 bis
246 bar bei einer Temperatur von 80 bis
180°C. Diese Reaktionsbedingungen und die Reaktionszeit
werden in Abhängigkeit von der Struktur des Olefins und
der Position der Doppelbindung in dem Olefin in einer
zweckentsprechenden Weise derart gesteuert, daß die Umwandlung
des Monoolefins auf ein Niveau von 50 bis
95 Mol-% gebracht wird. Auf diese Weise ist es möglich,
die Bildung von hochsiedenden Produkten im wesentlichen
vollständig zu unterdrücken. Es kann außerdem ein zweckentsprechendes
Additiv zugesetzt werden, um die Unterdrückung
der Bildung der hochsiedenden Produkte zu gewährleisten.
Beispielsweise hat es sich als wirksam erwiesen,
Wasser in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise
von 3 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Olefin, zuzusetzen.
Aus dem auf diese Weise erhaltenen Reaktionsprodukt wird
der Kobaltkatalysator nach einem bekannten Verfahren entfernt.
Als Verfahren zur Entfernung des Kobaltkatalysators
wird es bevorzugt, das Reaktionsgemisch mit einer wäßrigen
Natriumhydroxidlösung unter erhöhtem Druck zu behandeln.
Daraufhin wird das Kobaltcarbonyl in Form seines
Natriumsalzes in die wäßrige Phase überführt, und nach
der Phasentrennung wird das Natriumsalz in der wäßrigen
Phase angesäuert und anschließend als Katalysator für die
erste Reaktionsstufe wiederverwendet.
Das bei der Hydroformylierung der ersten Reaktionsstufe
erhaltene Reaktionsgemisch, welches im wesentlichen aus
dem Aldehyd besteht und frei von Kobalt ist, wird nach
einmaligem Ablassen des Drucks als Rohmaterial für die
Hydroformylierung der zweiten Reaktionsstufe verwendet.
Die Umsetzung der zweiten Reaktionsstufe wird unter Auflösung
von Kobalt in dem Produkt der ersten Reaktionsstufe
auf die gleiche Weise durchgeführt wie bei der ersten
Reaktionsstufe. Die Kobaltkonzentration während dieser
zweiten Reaktionsstufe beträgt 0,2 bis 2,00 Gew.-%
als Kobaltmetall, aufgelöst in dem Reaktionsprodukt der
ersten Stufe. Weiterhin wird Phosphor in Form eines Trialkylphosphins
zugesetzt, und zwar in einer solchen Menge,
daß das Molverhältnis von Phosphor zu Kobalt auf einen
Wert von 1,1 : 5,0, vorzugsweise 2,0 : 3,5, gebracht wird.
Als Trialkylphosphin, welches zugesetzt werden kann, seien
Phosphine mit einer Alkyl- oder Cycloalkylgruppe von wenigstens
4 Kohlenstoffatomen erwähnt, wie Tri-(butyl)-
phosphin, Tri-(pentyl)-phosphin, Tri-(hexyl)-phosphin,
Tri-(heptyl)-phosphin, Tri-(octyl)-phosphin, Tri-(decyl)-
phosphin und Tri-(cyclohexyl)-phosphin. Diese Phosphine
sind leicht verfügbar.
Es ist auch möglich, zunächst einen Komplex von Kobaltcarbonyl
und der Phosphorkomponente herzustellen und anschließend
den Komplex quantitativ dem Produkt der ersten
Reaktionsstufe zuzusetzen.
Das Reaktionsprodukt der ersten Reaktionsstufe, das nun
den Kobaltphosphin-Komplex-Katalysator enthält, wird mit
einem Gasgemisch von Wasserstoff und Kohlenmonoxid in
einem Volumenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid
von 1,1 bis 10 unter einem Druck von 29,4 bis 197 bar,
vorzugsweise von 29,4 bis 99 bar,
bei einer Temperatur von 160 bis 250°C, vorzugsweise
von 180 bis 210°C, umgesetzt. Es ist wünschenswert,
das Volumenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid
im Reaktionssystem in einem Bereich von 1,1 bis 10 aufrechtzuerhalten.
Dadurch kann die Bildung von Produkten
mit hohem Siedepunkt im wesentlichen unterdrückt werden.
Bei Durchführung der Reaktion unter diesen Reaktionsbedingungen
ist es möglich, ein Produkt zu erhalten, das
sich aus einem Paraffin und dem angestrebten Alkohol zusammensetzt
und im wesentlichen frei von Olefin oder
Aldehyd ist. Der Gehalt an hochsiedenden Produkten, die
durch Nebenreaktionen gebildet werden, ist minimal. Das
auf diese Weise erhaltene Produkt wird anschließend einer
Destillation unterworfen. Dabei wird das Paraffin abdestilliert
und weiter die Hauptmenge des Alkohols destilliert,
wobei man den als Endprodukt angestrebten Alkohol
erhält. Die den restlichen Alkohol enthaltende
Katalysatorlösung aus dem Destillationssumpf kann als Katalysator
für die Umsetzung in der zweiten Reaktionsstufe
wiederverwendet werden.
Der nach dem obigen Verfahren erhältliche Alkohol weist
eine hohe Qualität auf und ist im wesentlichen frei von
Verunreinigungen.
Industriell kann die vorliegende Erfindung in einem kontinuierlichen
Verfahren durchgeführt werden, wodurch eine
weitere effektive Verbesserung der Ausbeute erzielt werden
kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen
und Vergleichsbeispielen näher erläutert.
In einen 100-ml-Edelstahlautoklaven, der mit einem Rührer
ausgerüstet ist, gibt man 34 g Propylendimeres-C₆-
olefin als Ausgangsmaterial, das 92 Gew.-% 2-Methylpenten-
1, 5 Gew.-% Hexene, 2 Gew.-% 2,3-Dimethylbutene und
1 Gew.-% 4-Methylpentene umfaßt. Darin werden 0,2 g Dikobalt-
octacarbonyl-Kristalle [Co₂(CO)₈] als Katalysator
aufgelöst, die gesondert nach einem herkömmlichen Verfahren
hergestellt wurden (2 g/kg Olefine, ausgedrückt als
Kobaltmetall). Nachdem man mit Stickstoff gespült hat,
wird ein Gasgemisch von H₂/CO=1,3 (Volumenverhältnis)
eingespeist, um den Druck in dem Autoklaven auf 118 bar
zu bringen. Der Autoklav wird in eine elektrische
Heizvorrichtung gestellt und allmählich erhitzt.
Wenn die Temperatur etwa 120°C erreicht, beginnt die Gasabsorption.
Anschließend wird das Gasgemisch von H₂/CO=
1,3 (Volumenverhältnis) kontinuierlich durch ein Steuerventil
in der Weise eingespeist, daß der Druck in dem
Autoklaven konstant 157 bar beträgt.
30 min nachdem die Temperatur 140°C erreicht hat, wird das
Rühren beendet und das Reaktionsgemisch schnell auf Zimmertemperatur
abgekühlt, der Druck wird abgelassen, und
das Reaktionsgemisch wird aus dem Autoklaven entfernt.
Nach der Entfernung des Katalysators wird das Produkt mit
Wasser gewaschen und anschließend gaschromatographisch
analysiert. Die quantitative Analyse mittels des Gaschromatographen
wurde durchgeführt unter Verwendung von C₁₁-
Normalparaffin als internem Standard. Es wurde festgestellt,
daß das Produkt 3,0 Gew.-% C₆-Paraffine, bestehend
hauptsächlich aus 2-Methylpentan, 15,0 Gew.-% nichtreagierte
Olefine, 80,3 Gew.-% C₇-Aldehyde, 1,7 Gew.-% C₇-Alkohole
und im wesentlichen keine hochsiedenden Produkte
umfaßt.
In einen 100-ml-Edelstahlautoklaven, der mit einem Rührer
ausgerüstet ist und mit Stickstoff gespült wird, gibt man
40,0 g des Produktes der ersten Reaktionsstufe, um die
Umsetzung der zweiten Reaktionsstufe durchzuführen. 0,5 g
Dikobalt-octacarbonyl-Kristalle, die nach einem herkömmlichen
Verfahren gesondert hergestellt wurden, werden
darin aufgelöst (4,3 g/kg der Olefine als Kobaltmetall),
und anschließend werden unter einem Stickstoffstrom 2,16 g
eines im Handel erhältlichen Tri-n-octylphosphins eingebracht,
um das Molverhältnis von P/Co auf 2 zu bringen.
In diesen Autoklaven wird mit einem Druck von 69 bar
ein Gasgemisch von H₂/CO=2 (Volumenverhältnis)
eingespeist, und der Autoklav wird allmählich aufgeheizt.
Wenn die Temperatur etwa 190°C erreicht, beginnt
die Gasabsorption. Anschließend wird die Umsetzung bei
einer Temperatur von 200°C durchgeführt, während man den
Druck mittels eines Steuerventils so einstellt, daß er
99 bar beträgt. Nach Vervollständigung der
Umsetzung wird der Autoklav allmählich abgekühlt und das
Reaktionsprodukt mittels Gaschromatographie analysiert,
und zwar bezogen auf den gleichen, oben beschriebenen,
internen Standard. Es wurde festgestellt, daß das Produkt
5,5 Gew.-% C₆-Paraffine, eine Spurenmenge nichtreagierter
Olefine, 0,2 Gew.-% C₇-Aldehyde, 93,6 Gew.-% C₇-Alkohole
und 0,7 Gew.-% hochsiedende Produkte umfaßt.
In einen mit einem Rührer ausgerüsteten 100-ml-Edelstahlautoklaven
gibt man 34 g des als Ausgangsmaterial in Beispiel
1 verwendeten Olefins und löst darin 0,2 g Dikobalt-
octacarbonyl-Kristalle als Katalysator auf. Nach
Spülen mit Stickstoff wird ein Gasgemisch von H₂/CO=
1,3 (Volumenverhältnis) eingespeist, um den Druck im
Autoklaven auf 118 bar zu bringen. Der
Autoklav wird in eine elektrische Heizvorrichtung gestellt
und aufgeheizt. Die Umsetzung wird 3 h und 15 min bei einer
Temperatur von 150°C unter kontinuierlichem Einspeisen
des Gasgemisches von H₂/CO=1,3 (Volumenverhältnis)
und Aufrechterhaltung des Drucks bei 157 bar
durchgeführt. Nach Entfernung des Katalysators
wird das Reaktionsprodukt mittels Gaschromatographie analysiert.
Dabei wurde festgestellt, daß das Produkt 3,7 Gew.-%
C₆-Paraffine, 1,1 Gew.-% nichtreagierte Olefine, 57,8 Gew.-%
C₇-Aldehyde, 17,9 Gew.-% C₇-Alkohole und 19,5 Gew.-% hochsiedende
Produkte umfaßt.
Zu 43 g dieses Produktes werden 2 g eines im Handel erhältlichen,
pulverförmigen Kupfer-Chromit-Hydrierungskatalysators
sowie 2 g eines im Handel erhältlichen,
pulverförmigen Nickel-Hydrierungskatalysators gegeben,
und die Hydrierungsreaktion wird 4 h bei einer Temperatur
von 170°C unter Aufrechterhaltung des Wasserstoffdrucks
bei 49 bar durchgeführt. Nach Vervollständigung
der Umsetzung wird das Produkt von dem Katalysator
abgetrennt und anschließend mittels Gaschromatographie
analysiert, und zwar bezogen auf den internen Standard.
Dabei wird festgestellt, daß das Produkt 4,9 Gew.-% C₆-
Paraffine, 82,8 Gew.-% C₇-Alkohole und 12,3 Gew.-% hochsiedende
Produkte umfaßt.
In einen mit einem Rührer ausgerüsteten 100-ml-Edelstahlautoklaven
gibt man 34 g des in Beispiel 1 als Ausgangsmaterial
verwendeten Olefins und löst darin 0,5 g Dikobalt-
octacarbonyl-Kristalle als Katalysator auf. Danach
werden 2,16 g eines im Handel erhältlichen Tri-n-octylphosphins
unter Stickstoffstrom zugesetzt, um das Molverhältnis
von P/CO auf 2 zu bringen.
In diesen Autoklaven wird unter einem Druck von 69 bar
ein Gasgemisch von H₂/CO=2 (Volumenverhältnis)
eingespeist, und der Autoklav wird erhitzt. Die Umsetzung
wird 4 h bei einer Temperatur von 200°C durchgeführt,
und zwar unter kontinuierlichem Einspeisen des
Gasgemisches von H₂/CO=2,0 (Volumenverhältnis), um den
Druck bei 99 bar aufrechtzuerhalten. Nach
dem Abkühlen wird das Reaktionsprodukt entfernt und mittels
Gaschromatographie, bezogen auf den internen Standard,
analysiert. Es wird festgestellt, daß das Produkt
28,0 Gew.-% C₆-Paraffine, 0,4 Gew.-% nichtreagierte Olefine,
0,4 Gew.-% C₇-Aldehyde, 71,2 Gew.-% C₇-Alkohole und eine
Spurenmenge hochsiedender Produkte umfaßt.
In einen 100-ml-Edelstahlautoklaven, der mit einem Rührer
ausgerüstet ist, werden jeweils 50 ml eines jeden der
vier verschiedenen Arten Olefine gemäß Tabelle 1 eingefüllt,
und die zweistufige Hydroformylierung wird gemäß
Beispiel 1 bei jeder der vier Arten von Olefinen durchgeführt,
wobei die in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen
eingehalten werden. Die jeweiligen Endprodukte führen zu
den im letzteren Teil der Tabelle 1 angegebenen Ergebnissen.
Es wird das gleiche Ausgangsmaterial und die gleiche Vorrichtung
wie in Beispiel 2 verwendet. Die Reaktionsbedingungen
sind größtenteils ähnlich denen von Beispiel 2,
das P/Co-Verhältnis und das H₂/CO-Verhältnis werden jedoch
gemäß Tabelle 2 geändert.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung eines Alkohols durch Hydroformylierung
eines geradkettigen, verzweigtkettigen oder alicyclischen
Monoolefins mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen mit Kohlenmonoxid und
Wasserstoff, gekennzeichnet durch
- (a) eine erste Reaktionsstufe, in der das Monoolefin in Gegenwart eines Kobaltkatalysators mit einem Gasgemisch von Kohlenmonoxid und Wasserstoff mit einem Volumenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid von 0,8 bis 2,0 unter einem Druck von 148 bis 246 bar bei einer Temperatur von 80 bis 180°C zum Aldehyd hydroformyliert wird, wobei die Umwandlung des Monoolefins von 50 bis 95 Mol-% beträgt, und anschließend der Kobaltkatalysator von dem nichtreagierten Olefin und dem gebildeten Aldehyd durch Zersetzung oder Extraktion entfernt wird; und
- (b) eine zweite Reaktionsstufe, in der das von dem Kobaltkatalysator der ersten Reaktionsstufe befreite Gemisch aus unreagiertem Monoolefin und Aldehyd mit einem Gasgemisch von Kohlenmonoxid und Wasserstoff mit einem Volumenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid von 1,1 bis 10 in Gegenwart eines Kobaltorganophosphin-Komplex-Katalysators unter einem Druck von 29,4 bis 197 bar bei einer Temperatur von 160 bis 250°C umgesetzt wird, wobei gleichzeitig das nichtreagierte Monoolefin hydroformyliert und der Aldehyd zum Alkohol hydriert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Umsetzung in der zweiten Reaktionsstufe bei einem Druck
von 29,4 bis 99 bar bei einer Temperatur von 180 bis 210°C
durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kobaltkatalysator in der ersten
Stufe in einer Menge von 0,05 bis 1,00 Gew.-%, ausgedrückt
als Kobaltmetall bezogen auf das Olefin, eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kobaltkatalysator in der ersten
Reaktionsstufe in der Menge von 0,1 bis 0,6 Gew.-%,
ausgedrückt als Kobaltmetall bezogen auf das Olefin,
eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kobaltkatalysator
in der ersten Reaktionsstufe um HCo(CO)₄ oder
Co₂(CO)₈ handelt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Volumenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid in der
ersten Reaktionsstufe 1,0 bis 1,6 beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Additiv zur Unterdrückung
der Bildung von hochsiedenden Produkten dem Reaktionssystem
in der ersten Reaktionsstufe zugesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß Wasser in einer Menge von 2
bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Olefin, als Additiv zugesetzt
wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kobaltorganophosphin-Komplex-
Katalysator in der zweiten Reaktionsstufe ein Kobaltcarbonyl
in einer Menge von 0,2 bis 2,00 Gew.-%, ausgedrückt
als Kobaltmetall und bezogen auf das Produkt
der ersten Reaktionsstufe sowie ein Trialkylphosphin
umfaßt, wobei das Molverhältnis von Phosphor zu Kobalt 1,1
bis 5,0 beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Phosphor
zu Kobalt 2,0 bis 3,5 beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trialkylphosphin ausgewählt
ist unter Tri-(butyl)-phosphin, Tri-(pentyl)-phosphin,
Tri-(hexyl)-phosphin, Tri-(heptyl)-phosphin, Tri-
(octyl)-phosphin, Tri-(decyl)-phosphin und Tri-(cyclohexyl)-
phosphin.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der in der ersten Reaktionsstufe abgetrennte
Kobaltkatalysator und der von dem Reaktionsprodukt
der zweiten Reaktionsstufe abgetrennte Kobaltorganophosphin-
Katalysator jeweils als Katalysator wiederverwendet
wird.
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