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Verfahren zur katalytischen Herstellung von Aceton aus Isopropylalkohol
Die katalytische Herstellung von Aceton aus Isopropylalkohol mit Kupfer als Katalysator
ist an sich bekannt. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die Lebensdauer
des Katalysators nur verhältnismäßig gering ist und daß schon nach kurzer Benutzung
des Katalysators die Umsetzung des Isopropylalkohols zu Aceton stark sinkt. Es ist
ferner bekannt, Aceton durch katalytische Dehydrierung von Isopropylalkohol mit
Zinkoxyd als Katalysator herzustellen. Dieser Katalysator erfordert Temperaturen
von 40o° und mehr.
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Es wurde nun gefunden, daß man die Lebensdauer von Kupferkatalysatoren
für die katalytische Dehydrierung von Isopropylalkohol wesentlich verlängern kann,
ohne daß eine beachtliche Wirkungsverminderung eintritt, wenn man Kupferkatalysatoren
verwendet, die geringe Mengen, beispielsweise nicht mehr als i°/a, Zinkoxyd, Natriumcarbonat,
Ceroxyd, Thoriumoxyd oder Zirkonoxyd oder diese Substanzen unter den Reaktionsbedingungen
liefernden Stoffen als Aktivatoren enthalten. Mit diesen Katalysatoren kann die
Dehydrierung von Isopropylalkohol bei Temperaturen unterhalb 400 ' C, vorzugsweise
unter 306' C, durchgeführt werden. Nachstehendes Beispiel möge zur Erläuterung
des Verfahrens gemäß der Erfindung dienen.
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ioo Gewichtsteile Bimsstein, 2o Gewichts= teile Kupferoxyd und o,2¢
Gewichtsteile wasserfreies Natriumcarbonatwerden mit etwas Wasser gut vermischt
und getrocknet. Die erhaltene :Masse wird dann mit einem geeigneten Reduktionsmittel
behandelt, z. B. mit Wasserstoff, um das Kupferoxyd zu Kupfer zu reduzieren. Da
bei der Herstellung von Aceton aus Isopropylalkohol Wasserstoff entsteht, kann dieser
gleichzeitig dazu dienen, die Reduktion des Kupferoxydes im Katalysator zu bewirken,
so daß eine vorherige besondere Reduktion unterbleiben kann. Die auf diese Weise
erhaltene Katalysatormasse wird in ein aus geeignetem Material hergestelltes Rohr
gebracht und auf 3oo° C erhitzt. Darauf wird Isopropylalkohol durch das Rohr hindurchgeleitet,
die ausströmenden Gase werden durch eine oder mehrere Waschvorrichtungen geleitet,
die mit Wasser versehen sind, um das Aceton und den nicht umgesetzten Isopropylalkohol
zu lösen. Die nicht gelösten Gase bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und geringen
Mengen von Kohlenmonoxyd und gasförmigen- Kohlenwasserstoffen, die zum Teil ungesättigter
Natur sind. Der Wasserstoff
kann nach entsprechender Reinigung für
verschiedene Zwecke verwendet werden; das Aceton und der Isopropylalkohol können
in beliebiger bekannter Weise getrennt und letzterer wieder für die Umsetzung in
Aceton verwendet werden.
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Die Trennung des aus dem Rohr austretenden gasförmigen Reaktionsgemisches
kann auch in beliebiger anderer Art erfolgen. So kann man z. B. das Reaktionsgemisch
kühlen, um das Aceton und den nicht umgesetzten Isopropylalkohol zu kondensieren
und dann leicht voneinander zu trennen.
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Die Katalysatormassen können in beliebiger Weise, z. B. durch Behandlung
mit Dampf und bzw. oder Oxydationsmitteln, z. B. Luft, -bei erhöhter Temperatur
und gegebenenfalls nachfolgender Behandlung mit einem Reduktionsmittel wie oben
beschrieben regeneriert werden.
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Vergleichsweise werden nachstehende Daten angegeben zwecks Darlegung
der Vorteile der Katalysatoren gemäß der Erfindung.
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Nachdem man Isopropylalkohol 43o Stunden lang durch einen Katalysator
geführt hatte, der aus ioo Gewichtsteilen Bimsstein bestand, die innig mit einer
2o Gewichtsteilen Kupferoxyd entsprechenden und in der oben beschriebenen Weise
hergestellten Menge Kupfer vermischt waren, der kein Natriumcarbonat enthielt, war
der Katalysator imstande, etwa 5o11/0 des durchgeführten Isopropylalkohols in Aceton
umzusetzen, während der frische Katalysator imstande war, etwa 8o11/0 des Isopropylalkohols
umzusetzen.
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Im Gegensatz hierzu war der erfindungsgemäß mit einer geringen Menge
von Natriumcarbonat in der oben angegebenen Weise hergestellte Kupferkatalysator
nach 455 Stunden Verwendung unter denselben Reaktionsbedingungen noch imstande,
7711/0 des Isopropylalkohols umzusetzen, während die Wirkung des frischen Katalysators
ungefähr dieselbe war wie die des kein Natriumcarbonat enthaltenden Katalysators.
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Ein Kupferkatälysator, der in der oben beschriebenen Weise, jedoch
mit einer geringen Menge von Zinkacetat als Zusatz hergestellt war, das nach der
Reduktion Zinkoxyd gibt, war nach 70o Stunden Gebrauch noch imstande, etwa 7611/0
des Isopropylalkohols umzusetzen. Auch ein Kupferkatalysator, der geringe Mengen
von Ceroxyd enthielt, war nach 68o Stunden Gebrauch bei 26o° C noch imstande, 845°/o
des Isopröpylalkohols umzusetzen.