DE808834C - Process for the catalytic oxidation of olefins in the presence of cuprous oxide - Google Patents

Process for the catalytic oxidation of olefins in the presence of cuprous oxide

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DE808834C
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Description

Verfahren zur katalytischen Oxydation von Olefinen in Anwesenheit von Cuprooxyd Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oxydation von Olefinen, die mindestens drei Kohlenstoffatome enthalten, in Anwesenheit eines Cuprooxyd-Katalysators zwecks Gewinnung ungesättigter Aldehyde oder Ketone, welche zwischen zwei Kohlenstoffatomen von aliphatischem Charakter eine olefinische Bindung aufweisen, wobei eines dieser Kohlenstoffatome direkt an das Kohlenstoffatom der Carbonylgruppe gebunden ist. Durch das Verfahren ergibt sich eine verbesserte Ausnutzung des Olefins, außerdem bietet es auch andere Vorteile. In einer bevorzugten Ausführungsform befaßt sich die vorliegende Erfindung im besonderen mit einem Kreislaufprozeß zur Durchführung derartiger katalytischer Oxydationen von Olefinen der vorgenannten Art.Process for the catalytic oxidation of olefins in the presence of cuprooxide The invention relates to a process for the oxidation of olefins, containing at least three carbon atoms, in the presence of a cuprous oxide catalyst for the purpose of obtaining unsaturated aldehydes or ketones between two carbon atoms of aliphatic character have an olefinic bond, one of these Carbon atoms bonded directly to the carbon atom of the carbonyl group. The process also results in improved olefin utilization it offers other advantages as well. In a preferred embodiment, deals the present invention in particular with a cycle process to carry out such catalytic oxidations of olefins of the aforementioned type.

Die katalytische Oxydation von Olefinen, welche mindestens drei Kohlenstoffatome enthalten, durch Inberührungbringen der Olefine mit Cuprooxyd oder einer festen, Cuprooxyd enthaltendenKontaktmasse in Anwesenheit von Sauerstoff und unter Bedingungen, die eine wesentliche Umwandlung des Olefins in einen ungesättigten Aldehyd oder ein Keton mit der gleichen Anzahl von Kohlenstoffatomen je Molekül, wie das Olefin, begünstigen, ist bekannt.The catalytic oxidation of olefins containing at least three carbon atoms contain, by bringing the olefins into contact with cuprous oxide or a solid, Contact mass containing cuprooxide in the presence of oxygen and under conditions which is a substantial conversion of the olefin into an unsaturated aldehyde or a ketone with the same number of carbon atoms per molecule as the olefin, favor is known.

Unter bestimmten Bedingungen, insbesondere wenn der vorerwähnte Oxydationsprozeß im Kreislauf durchgeführt wird, z. B. durch Zurückführen von nicht umgesetzten Olefin, wird ein Abfall in der Wirksamkeit des Katalysators festgestellt, wobei die Geschwindigkeit dieser Verschlechterung je nach der Reaktion und den Arbeitsbedingungen größer oder kleiner sein kann. Eine Untersuchung des Katalysators zeigt keine offensichtliche Änderung desselben während des Abfalls seiner Wirksamkeit. Es sind bisher häufige oder gelegentliche Reaktivierungen des Katalysators erforderlich geworden, wobei man davon ausging, daß während der Oxydation des Olefins eine irreversible Änderung im Cuprooxyd-Katalysator eintritt, z. B. eine Änderung in der Kristallstruktur oder im Oxydationsgrad, welche für den Abfall der Aktivität verantwortlich gemacht wird. Da die Reaktivierungsbehandlung im allgemeinen eine Unterbrechung des Oxydationsprozesses erfordert, ist es wünsohenswert und- für wirtschaftliches oder großtechnisches Arbeiten fast unerläßlich, eine Arbeitsweise zu finden, welche eine Reaktivierung vermeiden läßt, da auf diesem Wege ein annähernd ununterbrochenes Arbeiten ermöglicht -erden kann.Under certain conditions, especially when the aforementioned oxidation process is carried out in the circuit, e.g. B. by recycling unreacted olefin, a decrease in the effectiveness of the catalyst is noted, with the speed this deterioration is greater or greater depending on the reaction and the working conditions can be smaller. Examination of the catalyst shows no obvious one modification the same during the decline of its effectiveness. There are hitherto frequent or occasional reactivations of the catalyst required become, it being assumed that during the oxidation of the olefin an irreversible Change in the cuprous oxide catalyst occurs, z. B. a change in the crystal structure or in the degree of oxidation, which is responsible for the decrease in activity will. Since the reactivation treatment generally interrupts the oxidation process requires, it is desirable and- for economic or large-scale work It is almost essential to find a way of working that will avoid reactivation because in this way an almost uninterrupted work is made possible can.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung einer derartigen verbesserten Arbeitsweise, durch welche bei der vorgenannten katalytischen Oxydation von Olefinen unter den besonderen Bedingungen, unter welchen in dem zum Cuprooxyd-Katalysator zugeführten Reaktionsgemisch eine beachtliche Menge Kohlenmonoxyd enthalten ist, verbesserte Resultate erzielt werden. Das Kohlenmonoxyd kann manchmal in einem oder in mehreren der Ausgangsstoffe enthalten sein, z. B. in dem Olefin, wie es von seiner Lieferquelle zur Anwendung in dem "erfahren anfällt, als beiläufige Verunreinigung desselben. Häufiger jedoch werden die -Mengen von Kohlenmonoxyd, mit welchen die vorliegende Erfindung sich befaßt, dann festgestellt, wenn das vorgenannte katalytische Verfahren im Kreislauf durchgeführt wird, d. h. wenn überschüssiger Sauerstoff und bzw. oder überschüssiges Olefin, welcher bzw. welches aus der Oxydationsstufe des Verfahrens stammt, zurückgeführt wird über das gleiche oder ein anderes Cuprooxyd-Katalysatorbett unter Zusatz neuer Mengen einer Reaktionskomponente oder beider Komponenten. Wenn auch Kohlenmonoxyd nur in verhältnismäßig geringen :Mengen als Nebenprodukt der katalytischen Oxydation von Olefinen gebildet wird, so können sich doch unter solchen Kreislaufbedingungen beachtliche Mengen von Kohlenmonoxyd in dem Reaktionsgemisch anreichern, welches zum Cuprooxyd-Katalysator geführt und teilweise im Kreislauf zu diesem zurückgeführt wird.The present invention is based on the discovery of such improved mode of operation, through which in the aforementioned catalytic oxidation of olefins under the special conditions under which in the cuprooxide catalyst supplied reaction mixture contains a considerable amount of carbon monoxide, improved results are achieved. The carbon monoxide can sometimes be in an or be contained in several of the starting materials, e.g. B. in the olefin, as it is from his Source of supply for application in which "is experienced as incidental contamination same. More common, however, are the amounts of carbon monoxide with which the The present invention is concerned, then found when the aforesaid catalytic The process is carried out in a cycle, d. H. when excess oxygen and or or excess olefin, which or which from the oxidation stage of the Process originates, is recycled over the same or a different cuprous oxide catalyst bed with the addition of new amounts of a reaction component or both components. if also carbon monoxide only in relatively small quantities as a by-product of catalytic oxidation of olefins is formed, so can nevertheless arise under such Cycle conditions considerable amounts of carbon monoxide in the reaction mixture enrich, which led to the cuprous oxide catalyst and partly in the circuit is traced back to this.

Cherraschenderweise ist festgestellt worden, daß durch Entfernen der Gesamtmenge oder annähernd der Gesamtmenge des etwa vorhandenen Kohlenmonoxyds aus dem zum Cuprooxyd-Katalysator geführten Reaktionsgemisch wesentlich verbesserte Ergebnisse bei der Durchführung des vorgenannten Olefin-Oxydationsprozesses erhalten werden können. Unter den Vorteilen ist besonders eine erhöhte Gesamtausnutzung des Olefins zu nennen, wodurch sich Ersparnisse in dem Prozeß und die Ausschaltung von Verlusten ergeben. Neben den so erzielten Ersparnissen ergibt sich eine gesteigerte Katalysatorwirksamkeit, insbesondere unter den gleichmäßig bleibenden Bedingungen bei der Durchführung des Verfahrens im Kreislauf. Ein weiterer Vorteil besteht in der Herabsetzung etwa möglicher scliädigender Einflüsse, welche ein solches Arbeiten im Kreislauf sonst auf die Eigenschaften des Katalysators haben könnte.It has surprisingly been found that by removing the Total amount or approximately the total amount of any carbon monoxide present the reaction mixture fed to the cuprous oxide catalyst was significantly improved Results obtained in carrying out the aforesaid olefin oxidation process can be. Particularly among the advantages is an increased overall utilization of the To name olefins, thereby saving in the process and the elimination of Losses. In addition to the savings achieved in this way, there is also an increase Catalyst effectiveness, especially under the constant conditions when carrying out the process in a cycle. Another benefit is the reduction of any possible harmful influences which such work in the circuit could otherwise have on the properties of the catalyst.

Unter dem Ausdruck 0lefine werden in vorliegender Beschreibung sowohl offenkettige als auch cyclischeOlefine verstanden. Unter den zahlreichen olefinischen Verbindungen, «velohe zur Verwendung als Ausgangsstoffe für das vorliegende Verfahren geeignet sind, können die folgenden erwähnt werden: Propylen. i-Buten, 2-Butei. Isobutylen. Diisobutylen, i-Penten, 2-Penten, 3-1''Ietliyl-i-buten, 2-Metliyl-2-buten, i-Hexen, 2-Ilexen, 4-Methyl-ipenten, 3, 3-Dimethyl-i-buten, 4-Methyl-2-penten, i-Octen, Cyclopenten, Cyclohexen und 3-Methylcyclohexen. Diese `'erl)in-dungen und ihre verschiedenen Homologen können rin Kern und bzw. oder in den Seitenketten substituiert sein durch geradkettige alicyclische und bzw. oder heterocvclische Radikale. Die Olefine köt;ii;n einzeln oder unterein-.ander. gemischt oder in Mischung mit den entsprechenden oder anderen gesiittigten organischen Verbindungen behandelt ,v,rden. Umwandlungen, die nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung durchgeführt werden können, umfassen z. B. die Umwandlung von Propylen zu Acrolein, Isobutylen zu 'Methacrolein, alpha- oder l;eta-Butvlen zu Methylvinyl'keton, i-Penten oder 2-Penten zu Äthylvinvlketon und/oder 3-Penten-2-on, 2 Methyl-2-buten zu I1lethylisoprolienviketon und Cyclopenten zu 2-Cyclopenten-i-on.In the present description, the expression olefins means both understood open-chain as well as cyclic olefins. Among the numerous olefinic Compounds, «velohe for use as starting materials for the present process are suitable, the following can be mentioned: propylene. i-butene, 2-butene. Isobutylene. Diisobutylene, i-pentene, 2-pentene, 3-1''Ietliyl-i-butene, 2-methyl-2-butene, i-hexene, 2-ilexene, 4-methyl-ipentene, 3, 3-dimethyl-i-butene, 4-methyl-2-pentene, i-octene, Cyclopentene, cyclohexene and 3-methylcyclohexene. These `` er) in-dations and their various Homologues can be substituted by in the core and / or in the side chains straight-chain alicyclic and / or heterocyclic radicals. The olefins köt; ii; n individually or among each other. mixed or mixed with the corresponding or treated with other saturated organic compounds. Conversions that can be carried out according to the method of the present invention z. B. the conversion of propylene to acrolein, isobutylene to methacrolein, alpha- or 1; eta-butylene to methyl vinyl ketone, i-pentene or 2-pentene to ethyl vinyl ketone and / or 3-penten-2-one, 2-methyl-2-butene to give 1lethylisoprolienviketon and cyclopentene to 2-cyclopenten-i-one.

Der Cuprooxyd-Katalysator ist vorzugsweise getragen von oder vermischt finit einem Trägermaterial, wie Silicagel, Siliciumcarbid in Form poröser Stücke oder Bimsstein. Die Herstellung des Katalysators kann z. B. erfolgen durch Behandlung des entgasten Trägers mit einer konzentrierten Lösung von Cuprinnitrat oder -chlorid oder mit einer Kupfer enthaltenden Ammoniumverbindung, wie Kupferammoniumnitrat, worauf das 'Nitrat oder die Ammoniumverbindung zu Cuprooxyd zersetzt wird, zunächst durch Erhitzen des getrockneten Trägers auf etwa 250 bis 400° in einem langsamen Luftstrom und dann durch Reduzieren des so gebildeten Cuprioxyds zu Cuprooxvd mit Wasserstoff oder einem anderen Reduktionsmittel. Im wesentlichen das gleiche Verfahren wirb angewandt, wenn Cupric.hlorid verwendet wird, wobei lediglich wiederholte Oxydation und Reduktion erforderlich sein kann.The cuprous oxide catalyst is preferably supported by or finely mixed with a carrier material such as silica gel, silicon carbide in the form of porous pieces or pumice stone. The preparation of the catalyst can, for. B. be done by treating the degassed carrier with a concentrated solution of cupric nitrate or chloride or with an ammonium compound containing copper, such as copper ammonium nitrate, whereupon the nitrate or ammonium compound is decomposed to cuprous oxide, first by heating the dried carrier to about 250 to 400 ° in a slow stream of air and then by reducing the cupric oxide so formed to cuprooxide with hydrogen or another reducing agent. Essentially the same procedure is followed when using cupric chloride, only repeated oxidation and reduction may be required.

Bei Durchführung der teilweisen Oxydation der Olefine in Anwesenheit des Cuprooxyd-Katalysators wird die Reaktionstemperatur, d. h. die Temperatur des Katalysator, vorzugsweise im Gebiet von etwa 200° bis etwa 45o° rehalten, obwohl auch Temperaturen bis zu etv-a f oo=' verwendet werden können. Die verwendete Temperatur hängt in erster Linie von dem Katalysator. dem besonderen zu behandelnden Olefin, den entsprechend gewählten Bedingungen hinsichtlich Durchsatzgeschwindigkeit oder Kontaktzeit und dem V Verhältnis von Olefin zu Sauerstofft ab. Scheinbare Kontaktzeiten von etwa o,i Sek. bis etwa io Sek. liefern im allgemeinen befriedigende Ergebnisse. Die scheinbare Kontaktzeit, cl. h. die Geit in Sekunden, während welcher eine \"olu::iene inheit des Gasgis, gemessen unter den Real.:tiori;l>edingtingen, mit einer Einheit des scheinbaren Katalysatorvolumens in Berührung steht, kann z. B. berechnet werden aus dem scheinbaren Volumen des Katalysatorbetts, der Durchschnittstemperatur des Katalysators, dem Druck, falls dieser vorn Atmosphärendruck verschieden ist, und den Strömungsgeschwindigkeiten der verschiedenen Komponenten des Reaktionsgemisches. \lolveriiältnisse voti Olefin zu Sauerstoff zwischen etwa i : t und 30 : i liefern im allgemeinen befriedigende kesultate; Verhä ltnis#:° von etwa 2 : i bis etwa 6 : i werden vorzugsweise verwendet. Es ist festgestellt worden, daß beine Unterlassen einer Teinperattit-regelung, z. B. durch Verdi-innen des Reaktionsgemisches niit I)anipf, durch Arbeiten mit einem t'herschuß an Olefiti und bzw. oder durch Verwendung eines Träger- oder Stützmaterials, welches ein gutci- \\'ärnieleiter ist, die Oxydation zur Bildung von Kohlendioxyd und Wasser auf Kosten des ge,#yünschten Produkts führen kann. Das Cuprooxyd kann auch, allein oder auf einem Trägermaterial niedergeschlagen, in Staubform oder im Sc,liwelreztistand verwendet und bewegt werden, um die Reaktionswärme zu verteilen. Das Verfahren, welches frei Drücken, clie bei, über oder unter Atmosphärendruck liegen, durchgeführt werden kann, wird getN-ühtilicli nin zweckmäßigsten in der Nähe des Atnioslrliärendruc'ks ausgeführt.When the partial oxidation of the olefins is carried out in the presence of the cuprous oxide catalyst, the reaction temperature, ie the temperature of the catalyst, is preferably kept in the range from about 200 ° to about 450 °, although temperatures up to etv-a f oo = 'are also used can. The temperature used depends primarily on the catalyst. the particular olefin to be treated, the correspondingly chosen conditions in terms of throughput rate or contact time and the V ratio of olefin to oxygen. Apparent contact times of about 0.1 seconds to about 10 seconds generally give satisfactory results. The apparent contact time, cl. H. the time in seconds during which an \ "olu :: iene unit of the gas gas, measured under the real.:tiori;l>edingtingen, is in contact with a unit of the apparent catalyst volume can be calculated, for example, from the apparent Volume of the catalyst bed, the average temperature of the catalyst, the pressure, if this is different from atmospheric pressure, and the flow rates of the various components of the reaction mixture. Oil ratios of olefin to oxygen between about i: t and 30: i generally give satisfactory results; ltnis #: ° from about 2: i to about 6: i are preferably used.It has been found that failure to regulate Teinperattit, e.g. by diluting the reaction mixture with I), by working with a The excess of olefin and / or through the use of a carrier or support material which is a good thermal conductor, the oxidation to form carbon dioxide xyd and water at the expense of the desired product. The cuprous oxide can also be used alone or deposited on a carrier material in the form of dust or in a liwelreztistand and moved to distribute the heat of reaction. The process, which can be carried out at free pressure, at, above or below atmospheric pressure, is carried out in the most expedient manner in the vicinity of the atmospheric pressure.

4\'enn ein Olefin rnit mindestens drei Kohlenstoffatonien so in Anwesenheit von Cuprooxyd oxydiert wird, stellt Kolilennionoxyd eines der untergeordneten Nebenprodukte der Reaktion dar, welches im allgemeinen in geringen Mengen gebildet wird. Beispielsweise wurden bei einem Versuch Propylen, Sauerstoff und Dampf niit einem Cuprooxyd-Katalysator in Berührung gebraolit, der auf etwa 410 bis gehalten wurde, wobei etwa 65% des verirrauc'hten Propylens in Acrolein umgewandelt wurden, während i y % des verbrauchten Propylens in Kohlendioxyd find etwa 30;'o in Kohlenmonoxyd übergeführt wurden und der Rest aus geringeren \lengen yerscliiedener anderer Reaktionsprodukte bestand. 1'ei einem ähnlichen Versuch, bei welchem Isolrutyleri in lletllacroleiti umgewandelt wurde, betrug die Menge des gebildeten Kohlenmonoxyds wiederuni weniger als 50,/o des verbrauchten Olefins. f e nach den besonderen Arbeitsbedingungen können im Einzelfall etwas größere oder geringere relative Mengen von Kohlenmonoxyd gebildet werden; im allgemeinen ist aber damit zu rechnen, daß weniger als etwa io% des Olefins in Kohlenmonoxyd umgewandelt werden.4 \ 'If an olefin with at least three carbon atoms is so in the presence is oxidized by cuprous oxide, colloidal ion oxide is one of the subordinate by-products the reaction, which is generally formed in small amounts. For example In one experiment propylene, oxygen and steam were used with a cuprous oxide catalyst gebraolit in contact, which was held to about 410 to, being about 65% of the wasted propylene were converted into acrolein, while i y% of the was consumed Propylene in carbon dioxide found about 30; 'o were converted into carbon monoxide and the remainder consisted of minor differences in other reaction products. 1 'in a similar experiment in which Isolrutyleri converted into lletllacroleiti the amount of carbon monoxide formed was again less than 50% of consumed olefin. f e according to the special working conditions can in individual cases slightly larger or smaller relative amounts of carbon monoxide are formed; in general, however, it is to be expected that less than about 10% of the olefin in Carbon monoxide are converted.

Das :o> gebildete Kolileninonoxyd ist gemäß der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis ein ausgesprochenes Katalysatorgift für den Cuprcxrxyd- Katalysator. Seine Anweseirheit im Reaktionsgemisch kann selbst bei geringen Mengen eine ausgesprochen Herabsetzende Wirkung auf die Aktivit:it des Katalysators haben. Diese vergiftende \\'irl:titig des Kolilenniotioxyds war deshalb überraschend, weil Kohlenmonoxyd eitles der Produkte der 0xvclationsreaktion darstellt und man daher nicht erwarten konnte, daß es eine spezifische, vergiftende Wirkung auf den Katalysator ausübt, zumal da bekannt ist, daß Cuprooxyd ein wirksamer Katalysator für die Oxydation von Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd ist. Es isst festgestellt worden, daß Kohlendioxyd, welches ebenfalls als Produkt der Reaktion gebildet wird, keine feststellbare hemmende Wirkung ausübt, sondern daß seine Wirkung im wesentlichen nur die eines inerten Verdünnungsmittels ist, welche im allgemeinen mit derjenigen von Dampf, Stickstoff oder gesättigten Kohlenwasserstoffen auf den Verlauf oder das Ausmaß der Reaktion verglichen werden kann.The colylenic oxide formed is in accordance with the present invention underlying knowledge a pronounced catalyst poison for the cuprcxrxyd- Catalyst. Its presence in the reaction mixture can be even in small amounts have an extremely negative effect on the activity of the catalyst. This poisoning irl: titig of colilenniotioxide was surprising because Carbon monoxide is vain of the products of the oxidation reaction and therefore one could not expect that there would be a specific, poisoning effect on the catalyst especially since it is known that cuprous oxide is an effective catalyst for oxidation from carbon monoxide to carbon dioxide. It has been found that carbon dioxide, which is also formed as a product of the reaction, no detectable inhibitory Has an effect, but that its effect is essentially only that of an inert one Diluent is generally similar to that of steam, nitrogen or saturated hydrocarbons on the course or extent of the reaction can be compared.

Die hemmende Wirkung des Kohlenmonoxyds auf den Katalysator ist _ teilweise von der Temperatur des Katalysators abhängig. Bei Katalysatortemperaturen unter etwa 5oo° hat schon die Anwesenheit von nur i Volumprozent Kohlenmonoxyd imReaktionsgemisch einebeachtlicheWirkung in bezug auf die Herabsetzung der Aktivität des Katalysators, während bei höheren Katalysatortemperaturen etwas größere Anteile von Kohlenmonoxyd zugelassen werden können. Bei einem Kreislaufprozeß zur Oxydation der Olefine kann also die Menge des während eines einzigen Dtirchlaufs gebildeten Kohlenmonoxyds geringer sein als die Menge, welche den Cuprooxyd-Katalysator entaktivieren würde. Wenn jedoch überschüssige Reaktionskomponenten und solche verhältnismäßig untergeordnete Mengen von Kohlenmonoxyd im Kreislauf zurückgeführt werden, kann sich die Konzentration des Kohlenmonoxyds im Reaktionsgemisch sehr wohl rasch steigern biszueinemWert, welcher über jener Menge liegt, die eine optimale Wirksamkeit des Katalysators zuläßt.The inhibiting effect of the carbon monoxide on the catalyst is _ partly dependent on the temperature of the catalyst. At catalyst temperatures below about 500 ° the presence of only 1 percent by volume of carbon monoxide is already present in the reaction mixture a significant effect in terms of reducing the activity of the catalyst, while at higher catalyst temperatures somewhat larger proportions of carbon monoxide can be admitted. In a cycle process for the oxidation of olefins can that is, the amount of carbon monoxide formed during a single run be less than the amount which would deactivate the cuprous oxide catalyst. If, however, excess reaction components and those relatively minor Amounts of carbon monoxide are returned in the circuit, the concentration can increase increase the carbon monoxide in the reaction mixture very quickly up to a value which is above that amount which allows optimal effectiveness of the catalyst.

Erfindungsgemäß umfaßt das Verfahren zur katalytischen Oxydation von Olefinen mit mindestens drei Kohlenstoffatomen in Anwesenheit eines Cuprooxyd-Katalysators zwecks Bildung ungesättigter Aldehyde oder Ketone die Maßnahme einer Verringerung des Kohlenmonoxydgehalts des zum Katalysator geführten Reaktionsgemisches auf einen Wert, welcher unter jenem Wert liegt, bei welchem eine wesentliche Herabsetzung der Aktivität des Katalysators unter den .herrschenden Arbeitsbedingungen herbeigeführt würde.According to the invention, the method for the catalytic oxidation of Olefins having at least three carbon atoms in the presence of a cuprous oxide catalyst for the purpose of the formation of unsaturated aldehydes or ketones, the measure of a reduction the carbon monoxide content of the reaction mixture fed to the catalyst to one Value which is below the value at which there is a substantial reduction the activity of the catalyst under the prevailing working conditions would.

Es hat sich als im allgemeinen wünschenswert erwiesen, die Konzentration an Kohlenmonoxyd in dem gasförmigen Gemisch, das dein Katalysator zugeführt wird, auf weniger als etwa o,5 Volumprozent, vorzugsweise auf weniger als etwa o,2 Volumprozent, zu halten. Ob übermäßig große Mengen Kohlenmonoxyd in den verschiedenen Komponenten des zugeführten Gemisches vorhanden sind, kann in jedem Einzelfall durch den Fachmann leicht festgestellt werden auf Grund geeigneter Analysen und nacht den verwendeten Einsatzverhältnissen.In general, it has been found to be desirable to concentrate of carbon monoxide in the gaseous mixture that is fed to the catalyst, to less than about 0.5 percent by volume, preferably less than about 0.2 percent by volume, to keep. Whether there are excessive amounts of carbon monoxide in the various components of the supplied mixture are present, can be carried out in each individual case by a person skilled in the art can easily be determined on the basis of suitable analyzes and the ones used Operating conditions.

Wenn eine Komponente oder mehrere Komponenten des zum Katalysator geführten Reaktionsgemisches eine Menge Kohlenmonoxyd von mehr als etwa o,5 Volumprozent des Gemisches mit sich führt bzw. fiihren, ist es also erwünscht, vor der Berührung des Reaktionsgemisches mit dem Katalysator eine solche Menge Kohlenmonoxyd zu entfernen, daß der Kohlenmonoxydgehalt des Gemisches weniger als o,5 Volumprozent, vorzugsweise weniger als 0,2 Volumprozent, beträgt.If one or more components of the catalyst conducted reaction mixture an amount of carbon monoxide of more than about 0.5 percent by volume of the mixture, it is desirable before contact of Reaction mixture with the catalyst to remove such an amount of carbon monoxide, that the carbon monoxide content of the mixture is less than 0.5 percent by volume, preferably less than 0.2 percent by volume.

Zur gänzlichen oder teilweisen Entfernung des Kohlenmonoxyds, welches von einer oder mehreren der Reaktionskomponenten mitgeführt werden kann, können verschiedene Verfahren benutzt werden, und die vorliegende Erfindung sieht eine solche Entfernung im allgemeinen vor, ohne bezüglich der speziellen zu diesem Zweck verwendeten Methode beschränkt zu sein. Es sollen jedoch einige besonders bevorzugte Arbeitsweisen zur Entfernung des Kohlenmonoxyds ausführlicher beschrieben werden. Da die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders hervortreten, wenn die Oxydationsreaktion in einem Kreislaufprozeß durchgeführt wird, soll ;hierbei besonders auf solche Kreislaufverfahren Bezug genommen werden.For the total or partial removal of the carbon monoxide, which can be carried along by one or more of the reaction components Various methods can be used and the present invention provides one such removal generally preceded without regard to the specific for this purpose method used to be limited. However, some are said to be particularly preferred Procedures for removing carbon monoxide are described in more detail. Since the advantages of the present invention are particularly evident when the oxidation reaction is carried out in a circulatory process, should, in particular on such circulatory processes Be referred to.

Bei einem Kreislaufverfahren zur Oxydation von Olefinen mit mindestens drei Kohlenstoffatomen wird ein Strom eines gasförmigen Gemisches, welches das Olefin und Sauerstoff enthält, thit dem Cuprooxyd-Ka-talysator in Berührung gebracht, und das entstehende Gemisch, welches nicht umgesetztes Olefin und bzw. oder nicht umgesetzten Sauerstoff enthält, wird nach Abtrennung des ungesättigten Aldehyds oder Ketons mit zusätzlichen Reaktionskomponenten und bzw. oder mit Verdünnungsgas über das gleiche oder ein anderes Katalysatorbett zurückgeführt. Bei einem solchen Kreislaufverfahren wird gemäß vorliegender Erfindung mindestens ein Teil des zurückzuführenden Restgemisches behandelt, um das gesamte oder im wesentlichen das gesamte darin enthaltene Kohlenmonoxyd abzutrennen, wodurch die Anreicherung von Kohlenmonoxyd im Reaktionssystem verhindert wird, während gleichzeitig eine maximale Ausnutzung der Reaktionsteilnehmer, insbesondere der Olefine, und ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird.In a cycle process for the oxidation of olefins with at least three carbon atoms becomes a stream of a gaseous mixture containing the olefin and contains oxygen, brought into contact with the cuprous oxide catalyst, and the resulting mixture, which unreacted olefin and / or unreacted Contains oxygen, after separation of the unsaturated aldehyde or ketone with additional reaction components and / or with diluent gas via the the same or a different catalyst bed recycled. In such a cycle process according to the present invention, at least part of the residual mixture to be returned treated for all or substantially all of the carbon monoxide contained therein separated, which prevents the accumulation of carbon monoxide in the reaction system while at the same time maximizing the utilization of reactants, in particular of olefins, and a high degree of efficiency is achieved.

Es kann bemerkt werden, daß, wenn auch ein Abführten eines Teils des zurückgeführten Stroms der nicht umgesetzten Reaktionsteilnehmer offensiohtlirh zur Vermeidung einer Steigerung der Kohlenmonoxydkonzentration im Reaktionssystem verwendet werden könnte, die Geschwindigkeit der Kohlenmonoxydbildung derart ist, daß oft das Abführen einer wesentlich höheren Menge von nicht umgesetztem Olefin bei einem Durchlauf erforderlich wäre, als bei einem solchen Durchlauf umgesetzt wird, um die übermäßigeAnreicherung von Kohlenmonoxyd zu verhindern.It can be noted that if a part of the recirculated stream of unconverted reactants offensiohtlirh to avoid an increase in the carbon monoxide concentration in the reaction system could be used, the rate of carbon monoxide formation is such, that often the removal of a much larger amount of unreacted olefin would be required in one pass than implemented in such a pass to prevent the excessive build-up of carbon monoxide.

Die Zeichnung erläutert eine Anordnung von Apparaten zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in einzelnen besonderen Ausführungsformen. Die Zeichnung soll nur zur Erläuterung dienen, und aus diesem Grunde sind verschiedene Teile der zusätzlichen Einrichtung, welche vom Fachmann gewünschtenfalls oder .erforderlichenfalls leicht ergänzt werden können, nicht dargestellt.The drawing explains an arrangement of apparatus for implementation of the method according to the present invention in individual special embodiments. The drawing is for illustrative purposes only and therefore are different Parts of the additional equipment, which if desired or .required by a specialist can be easily supplemented, not shown.

Bei der gezeichneten Einrichtung wird das Reaktionsgemisch, welches das Olefin, z. B. Propylen, ein Verdünnungsmittel, wie Dampf, und Sauerstoff oder Luft enthält, durch die Leitung io in das Reaktionsgefäß i i eingeführt, welches den Cuprooxyd-Katalysator enthält und durch außen oder innen angeordnete Heizeinrichtungen, die nicht dargestellt sind, auf der gewünschten Reaktionstemperatur gehalten wird. Das das Reaktionsgefäß verlassende gasförmige Gemisch wird durch die Leitung 12 in den Kondensator 13 geführt, welcher durch Wasser o. dgl., das bei 14 eintritt und bei 15 austritt, gekühlt sein kann. Das gekühlte Gemisch wird durch die Leitung 16 zum Gasabscheider 17 geführt, wo der verflüssigte Teil des Gemisches abgezogen und durch die Leitung 18 zwecks weiterer Abtrennung und bzw. oder Reinigung des darin enthaltenen gewünschten Produkts abgeleitet wird.In the device shown, the reaction mixture, which the olefin, e.g. B. propylene, a diluent such as steam, and oxygen or Contains air, introduced through the line io into the reaction vessel i i, which contains the cuprous oxide catalyst and by means of heating devices arranged outside or inside, which are not shown, is kept at the desired reaction temperature. The gaseous mixture leaving the reaction vessel is passed through line 12 Led into the condenser 13, which by water o. The like. That enters at 14 and exits at 15, can be cooled. The cooled mixture is passed through the pipe 16 to the gas separator 17, where the liquefied part of the mixture is withdrawn and through line 18 for the purpose of further separation and / or purification of the desired product contained therein is derived.

Der gasförmige Teil des Gemisches wird vom Gasabscheider 17 durch die Leitung i9 zur Pumpe 2o geführt, durch welche das Gemisch gewünschtenfalls komprimiert werden kann, um die nachfolgenden Operationen zu erleichtern. Von der Pumpe gelangt das Gemisch über die Leitung 21 in einen Absorptionsturm 22 oder eine andere Einrichtung zur Wiedergewinnung gewünschter Carbonylprodakte, die im gasförmigen Teil des Gemisches zurückgeblieben sind. Wenn das Carbonylprodukt wasserlöslich ist, wie z. B. Acrolein, können die Gase mit Wasser berieselt werden, welches in den Absorptionsturm durch den Einlaß 23 eingeführt wird. Die erhaltene Lösung Scann über Leitung 24, Druekentlastungsventil 25 und Leitung 26 zwecks Abscheidung und bzw. oder Reinigung des so abgetrennten Carbonylproduktes abgezogen werden.The gaseous part of the mixture is passed through the gas separator 17 the line i9 led to the pump 2o, through which the mixture is compressed if desired can be used to facilitate subsequent operations. Got from the pump the mixture via line 21 into an absorption tower 22 or other device for the recovery of desired carbonyl products contained in the gaseous part of the mixture stayed behind. When the carbonyl product is water soluble, e.g. B. acrolein, the gases can be sprinkled with water, which passes into the absorption tower inlet 23 is introduced. The solution obtained is scanned through line 24, pressure relief valve 25 and line 26 for the purpose of separation and / or cleaning of the so separated Carbonyl product are withdrawn.

Nach Abtrennung des gewünschten ungesättigten Carbonylproduktes der Oxydation kann das nicht umgesetzte Olefin zwecks Abtrennung des darin enthaltenen Kohlenmonoxyds in praktisch der gesamten Menge behandelt werden. Die gezeichnete Einrichtung enthält eine Vorrichtung, die zur Durchführung dieser Abtrennung nach zwei speziellen Verfahren geeignet ist. Diese beiden Verfahren können einzeln, unabhängig voneinander oder zweckmäßig gleichzeitig angewendet werden.After the desired unsaturated carbonyl product has been separated off The unreacted olefin can be oxidized in order to separate the contained therein Carbon monoxide can be treated in practically the entire amount. The drawn Facility includes a device that is used to carry out this separation after two special procedures is suitable. These two procedures can be used individually, independently can be applied from each other or expediently at the same time.

Nach einem dieser Abtrennungsverfahren wird das restliche Gas, welches den Berieselungsturm 22 verläßt, nach Abtrennung des ungesättigten Carbonylproduktes oder tnit anderen Worten der Rückflußstrom durch die Leitung 27 über Ventil 28 und Leitung 29 in ein Absorptionsgefäß oder eine sonstige wirksame Einrichtung zur selektiven Abscheidung von nicht umgesetztem Olefin aus dem restlichen Gas geführt. In der Zeichnung ist die Absorptionsvorrichtung 3o dargestellt als Berieselungskolonne, in welcher eine Flüssigkeit, die ein Lösungsmittel für das Olefin, aber ein Nichtlösungsmittel für Kohlenmonoxyd darstellt, z. B. ein organisches Lösungsmittel, wie Kerosin, Gasolin, ein Ester oder ein Keton, mit dem gasförmigen Gemisch in innige Berührung gebracht. Die dabei nicht absorbierten Gase, welche aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd bestehen können, können durch dieLeitung31 überVentil32, Leitung 33, Ventil 34 und Auslaß 35 in die Luft geblasen werden; oder sie können über die Leitung 31, Ventil 32, Leitung 33, Ventil 36 und Leitung 37 in die später noch erwähnte Leitung 45 geführt werden. Die Absorptionsflüssigkeit, welche das absorbierte oder gelöste Olefin enthält, wird über die Leitung 38 und nicht dargestellte Pumpen in die Abstreiferkolonne 39 geführt, in welcher das Olefin vom Lösungsmittel getrennt wird, worauf das Lösungsmittel über die Leitung 40 in die Berieselungskolonne 30 zurückgeleitet wird. Das so wiedergewonnene Olefin, welches praktisch frei ist von Kohlenmonoxyd, kann von der Abstreiferkolonne 39 über die Leitung 41, Druckentlastungsventil 42 und Leitungen 43, io in das Reaktionsgefäß I I geführt und mit frischem Zufluß von Reaktionskomponenten über das gleiche Katalysatorbett geleitet oder zusammen mit frischem Zufluß in ein zweites Reaktionsgefäß geführt werden, welches ebenfalls einen Cuprooxyd-Katalysator enthält.According to one of these separation processes, the remaining gas which leaves the sprinkler tower 22, after separation of the unsaturated carbonyl product or in other words the reflux flow through line 27 via valve 28 and line 29 into an absorption vessel or other effective device for the selective separation of unreacted Olefin passed from the remaining gas. In the drawing, the absorption device 3o is shown as a sprinkling column in which a liquid that is a solvent for the olefin but a nonsolvent for carbon monoxide, e.g. B. an organic solvent such as kerosene, gasoline, an ester or a ketone, brought into intimate contact with the gaseous mixture. The gases not absorbed in this process, which can consist of nitrogen, oxygen, carbon dioxide and carbon monoxide, can be blown into the air through line 31 via valve 32, line 33, valve 34 and outlet 35; or they can be passed via line 31, valve 32, line 33, valve 36 and line 37 into line 45, which will be mentioned later. The absorption liquid, which contains the absorbed or dissolved olefin, is fed via line 38 and pumps (not shown) into the stripping column 39, in which the olefin is separated from the solvent, whereupon the solvent is returned via line 40 to the sprinkling column 30 . The olefin recovered in this way, which is practically free of carbon monoxide, can be passed from the stripping column 39 via line 41, pressure relief valve 42 and lines 43, io into reaction vessel II and passed with a fresh inflow of reaction components over the same catalyst bed or together with fresh inflow be fed into a second reaction vessel, which also contains a cuprous oxide catalyst.

Nach dem zweiten Verfahren zur Entfernung von Kohlenmonoxyd wird die Gesamtmenge oder ein Teil der Gase, welche den Absorptionsturm 22 verlassen, durch Leitung 27, Ventil 44 und Leitung 45 direkt in ein erhitztes Reaktionsgefäß 46 geleitet, in welchem sich ein Bett aus einem Katalysator befindet, der die selektive Oxydation von Kohlenmonoxyd in Anwesenheit eines Olefins begünstigt. Wenn die den Absorptionsturm 22 verlassenden Gase zuwenig Sauerstoff für die Umsetzung mit der Gesamtmenge des Kohlenmonoxyds enthalten, kann vor, dem Hindurchleiten durch das Reaktionsgefäß 46 zusätzlicher Sauerstoff, Luft usw. zugeführt werden. In dem Gefäß 46 wird dann das Kohlenmonoxyd durch Umsetzung mit dem Sauerstoff und Berührung mit dem Katalysator selektiv zu Kohlendioxyd oxydiert. Nach Berührung mit dem Katalysator in diesem Reaktionsgefäß kann das so von Kohlenmonoxyd befreite Gasgemisch durch die Leitung 47 zu dem Zufluß für das Reaktionsgefäß i i oder für ein zweites Reaktionsgefäß zurückgeführt werden.The second method for removing carbon monoxide is the All or part of the gases leaving the absorption tower 22 through Line 27, valve 44 and line 45 passed directly into a heated reaction vessel 46, in which there is a bed of a catalyst that promotes selective oxidation favored by carbon monoxide in the presence of an olefin. When the absorption tower 22 leaving gases too little oxygen to react with the total amount of Can contain carbon monoxide before being passed through the reaction vessel 46 additional oxygen, air, etc. can be supplied. In the vessel 46 is then the carbon monoxide by reaction with the oxygen and contact with the catalyst selectively oxidized to carbon dioxide. After contact with the catalyst in this The gas mixture freed from carbon monoxide can pass through the line in the reaction vessel 47 to the inlet for the reaction vessel i i or for a second reaction vessel to be led back.

Es ist festgestellt worden, daß Oxydationskatalysatoren, die unter der Bezeichnung Hopcalit im Handel erhältlich sind, im Reaktionsgefäß 46 verwendet werden können, um die selektive Oxydation von Kohlenmonoxyd in Anwesenheit von Olefinen zu bewirken. Diese Katalysatoren können als Hauptbestandteile von etwa 35 bis 7o Gewichtsprozent Mangandioxyd, von etwa io bis 500/0 Cuprooxyd und gewünschtenfalls geringe Mengen anderer Oxyde, wie die von Kobalt oder Silber, enthalten. Ein besonders wirksamer Katalysator dieser Art enthält z. B. etwa 5o% Mangandioxyd, 300/0 Cuprooxyd, 15% Kobaltioxyd und etwa 5% Silberoxyd. Das Silberoxyd kann weggelassen werden, ohne daß die Selektivität des Katalysators bei der Anwendung beim vorliegenden Verfahren beeinträchtigt wird, wodurch die Kosten des Katalysators verringert werden. Das Kobaltoxyd kann auch weggelassen werden, obwohl ein so erhaltener Katalysator etwas weniger selektiv und weniger aktiv ist, wenn er beim vorliegenden Verfahren eingesetzt wird. Andere Katalysatoren, die für die selektive Oxydation des Kohlenmonoxyds verwendet werden können, sind z. B. Mangandioxyd, Kupferchromit, Eisenoxyd, Nickeloxyd, Chromoxyd und Gemische dieser untereinander und bzw. oder mit anderen Metalloxyden. Bevorzugte Katalysatoren bestehen aus etwa 35 bis 75% Mangandioxyd, von etwa 2o bis 35% Cuprooxyd und von etwa 5 bis 3o% Kobaltioxyd. Die Katalysatoren können hergestellt werden durch Ausfällen der Oxyde aus einer Lösung der Nitrate oder anderer löslicher Salze der Elemente, gründliches Waschen und Trocknen des gesammelten Niederschlages.It has been found that oxidation catalysts that under the name hopcalite are commercially available, used in the reaction vessel 46 can be to the selective oxidation of carbon monoxide in the presence of olefins to effect. These catalysts can be used as main components from about 35 to 7o Percentage by weight of manganese dioxide, from about 10 to 500/0 cuprous oxide and if desired Contain small amounts of other oxides such as cobalt or silver. A special one effective catalyst of this type contains e.g. B. about 5o% manganese dioxide, 300/0 cuprous oxide, 15% cobalt dioxide and about 5% silver oxide. The silver oxide can be omitted, without affecting the selectivity of the catalyst when used in the present process is deteriorated, thereby reducing the cost of the catalyst. That Cobalt oxide can also be omitted, although a catalyst obtained in this way is somewhat is less selective and less active when used in the present method will. Other catalysts used for the selective oxidation of carbon monoxide can be, are z. B. Manganese dioxide, copper chromite, iron oxide, nickel oxide, chromium oxide and mixtures of these with one another and / or with other metal oxides. Preferred Catalysts consist of about 35 to 75% manganese dioxide, from about 20 to 35% cuprous oxide and from about 5 to 30% cobalt dioxide. The catalysts can be made by precipitation of the oxides from a solution of nitrates or other soluble salts of the elements, thorough washing and drying of the collected precipitate.

Die Katalysatoren, welche von einem Trägermaterial, wie Aluminiumoxyd, Bimsstein, Kieselgur, getragen sein können, können in das Reaktions= gefäß 46 in Form von Kügelchen, Bruchstücken, Klumpen usw. eingeführt werden. Der zurückgeführte Strom, welcher durch die Leitung 45 zufließt, kann mit dem Katalysator in Berührung gebracht werden bei einer Temperatur, die zur Beförderung der gewünschten Reaktion wirksam ist und im allgemeinen zwischen Raumtemperatur und 15o° oder höher liegt. Wenn der im Kreislauf zurückgeführte Strom so behandelt wird, tritt, wenn überhaupt, nur eine zu vernachlässigende Oxydation des Olefins ein. Bei Temperaturen wesentlich über 25o°, insbesondere bei Verwendung der stärker aktiven Katalysatoren, besteht die Neigung zur übermäßigen Oxydation des Olefins; daher ist im allgemeinen die Verwendung von Temperaturen unter 25o° erwünscht. Das so aus dem Kohlenmonoxyd gebildete Kohlendioxyd braucht nicht aus dem Gemisch der Gase vor ihrer Wiedereinführung in das Reaktionsgefäß i i entfernt zu werden.The catalysts, which are made of a carrier material such as aluminum oxide, Pumice stone, kieselguhr, can be carried into the reaction vessel 46 in In the form of globules, fragments, lumps, etc. are introduced. The returned Current flowing in through line 45 can contact the catalyst be brought at a temperature conducive to promoting the desired reaction is effective and is generally between room temperature and 150 ° or higher. When the recirculated current is treated in this way, if at all, only a negligible oxidation of the olefin. Considerable at temperatures over 25o °, especially when using the more active catalysts the tendency towards excessive oxidation of the olefin; therefore, in general, the Use of temperatures below 25o ° is desirable. That formed from the carbon monoxide Carbon dioxide does not need to be extracted from the mixture of gases before being reintroduced in the reaction vessel i i to be removed.

Es ist klar, daß bezüglich der Konstruktion und der Arbeitsweise der in der Zeichnung dargestellten Apparatur zahlreiche Änderungen durchgeführt werden können. Wenn z. B. nur eine Methode zur. Entfernung des Kohlenmonoxyds aus dem zurückgeführten Strom verwendet wird, 'kann man aus der Apparatur die nicht erforderlichen Teile weglassen. Wenn Dampf als Verdünnungsmittel in dem zum Reaktionsgefäß i i geführten Gemisch und Luft als Sauerstoffquelle verwendet wird, können Vorteile erzielt werden, indem man durch das Ventil 28 nur jenen Teil des zurückgeführten Stroms in'das Absorptionsgefäß 30 gelangen läßt, welcher das inerte Gas, z. B. Stickstoff, Kohlendioxyd usw., enthält, welches aus dem System abgeblasen werden soll. Wenn reiner Sauerstoff an Stelle von Luft verwendet wird, ist es 'vorzuziehen, einen größeren Anteil, bis zur- Gesamtmenge des Rückführungsstroms, über Ventil 44 und Leitung 45 in das Reaktionsgefäß 46 zurückzuleiten. Auf diese Weise können Kohlendioxyd und andere inerte, nicht kondensierbare Gase in dem zurückgeführten Strom ohne Anhäufung übermäßiger Mengen Kohlenmonoxyd zurückgehalten werden. Die Menge an inertem Verdünnungsmittel, z. B. Dampf, welche sonst zugeführt werden müßte, kann entsprechend verringert werden. Wenn in diesem letzterwähnten Fall übermäßige Mengen von Kohlendioxyd sich im Reaktionssystem anreichern würden, kann ein geeigneter Teil des zurückgeführten Stroms entweder direkt oder nach vorhergeltwnder Abtrennung des Olefins, z. B. in der Berieselungskolonne 3o, ausgeblasen werden, oder nach einer anderen Ausführungsform kann der zurückgeführte Strom behandelt werden mit einem Absorptionsmittel für Kohlendioxyd, wie festes Alkali oder Erdalkali oder beispielsweise eine wässerige Lösung eines organischen Amins, um einen Teil oder die Gesamtmenge des Kohlendioxyds zu entfernen.It will be understood that numerous changes can be made in the construction and operation of the apparatus shown in the drawing. If z. B. only one method for. Removal of the carbon monoxide from the recirculated stream is used, the parts that are not required can be left out of the apparatus. If steam is used as the diluent in the mixture fed to the reaction vessel ii and air is used as the source of oxygen, advantages can be achieved by only allowing that part of the recirculated stream to pass through the valve 28 into the absorption vessel 30 which contains the inert gas, e.g. B. nitrogen, carbon dioxide, etc., which is to be blown out of the system. If pure oxygen is used instead of air, it is preferable to return a larger portion, up to the total amount of the recycle stream, via valve 44 and line 45 to reaction vessel 46. In this way, carbon dioxide and other inert, non-condensable gases can be retained in the recycle stream without the accumulation of excessive amounts of carbon monoxide. The amount of inert diluent, e.g. B. Steam, which would otherwise have to be supplied, can be reduced accordingly. If, in this last-mentioned case, excessive amounts of carbon dioxide were to accumulate in the reaction system, a suitable portion of the recycle stream can either directly or after prior separation of the olefin, e.g. B. in the sprinkling column 3o, or, according to another embodiment, the recirculated stream can be treated with an absorbent for carbon dioxide, such as solid alkali or alkaline earth or, for example, an aqueous solution of an organic amine, to some or all of the carbon dioxide remove.

\\,'äLhrend bei dem im vorstehenden Absatz beschriebenen Verfahren und in der gezeichneten Einrichtung flüssige Absorptionsmittel zur Entfernung restlicher Carbonylverbindungen in der Kolonne 22 und des Olefins in der Kolonne 30 verwendet worden sind, können diese flüssigen Mittel auch durch feste Adsorptions- oder Absorptionsmittel ersetzt werden, wie z. B. aktiviertes Aluminiumoxyd, Aktivkohle o. dgl., welche das aus dem Gasstrom zu entfernende Material zurückhalten können. Der zurückgehaltene Stoff kann aus den festen Adsorptions- oder Absorptionsmitteln entweder absatzweise oderkontinuierlich nach bekannten Methoden geronnen und in der gewünschten Weise weiter behandelt werden. Die gezeichnete Einrichtung ist besonders geeignet zur Herstellung der niederen, verhältnismäßig flüchtigen ungesättigten Aldehyde und Ketone, wie Acrolein, Methacrolei.n und Met@livlvinyl'keton. Wenn höhere, weniger flüchtige ungesättigte Aldehyde oder Ketone hergestellt werden sollen, können die notwendigen Änderungen im System zur Abtrennung der Carbonylprodukte aus dem Reaktionsgemisch leicht vom Fachmann durchgeführt werden.While in the method described in the preceding paragraph and in the device shown, liquid absorbents have been used to remove residual carbonyl compounds in column 22 and the olefin in column 30 , these liquid compositions can also be replaced by solid adsorbents or absorbents become, such as B. activated aluminum oxide, activated charcoal o. The like. Which can hold back the material to be removed from the gas stream. The retained material can be coagulated from the solid adsorbents or absorbents either batchwise or continuously by known methods and treated further in the desired manner. The device shown is particularly suitable for the production of the lower, relatively volatile unsaturated aldehydes and ketones, such as acrolein, Methacrolei.n and Met @ livlvinyl'keton. If higher, less volatile unsaturated aldehydes or ketones are to be prepared, the necessary changes in the system for separating the carbonyl products from the reaction mixture can easily be carried out by a person skilled in the art.

Außer den in den vorstehenden Absätzen und in der Zeichnung erläuterten bevorzugten Ausführungsformen umfaßt die Erfindung auch andere Methoden der selektiven Entfernung des Kohlenmonoxyds aus dem zurückgeführten Strom. So umfaßt die Erfindung auch die Entfernung des Kohlenmonoxyds in der Weise, daß man es in Anwesenheit von Eisenoxyd mit Dampf reagieren läßt gemäß der Gleichung CO+HEO= COQ+H?.Except as explained in the preceding paragraphs and in the drawing preferred embodiments, the invention also includes other methods of selective Removal of the carbon monoxide from the recirculated stream. So encompasses the invention also the removal of carbon monoxide in such a way that it can be removed in the presence of Iron oxide reacts with steam according to the equation CO + HEO = COQ + H ?.

Das Eisenoxyd kann zweckmäßig in dem erhitzten Reaktionsgefäß 46 an Stelle des obenerwähnten Katalysators angeordnet sein, und der mit Dampf vermischte zurückgeführte Strom kann damit bei erliGhter Temperatur, z. B. etwa 200 bis 250° oder höher in Berührung gebradhi werden. Nach einer weniger erwünschten Ausführungsform kann auch Wasserstoff zu dem zurückgeführten Strom zugegeben und mit dem Kohlenmonoxyd zur Reaktion gebracht werden, indem man das Gemiscdi in Berührung bringt mit einem Hydrierungskatalysator, welcher die Reduktion von Kohlenmonoxyd bei verhältnismäßig niederer Temperatur begünstigt, wie z. Y. Nickel, Kobalt, -Platin oder Eisen. Weil es möglich ist, daß übermäßige gleichzeitige Hydrierung von in dem Gemisch vorliegendem Olefin eintritt, wird im allgemeinen die Entfernung des Kohlenmonoxyds durch die in den vorhergehenden Absätzen beschriebene selektive katalytische Oxvdationsmethode vorgezogen. Eine andere mögliche Art der Entfernung des Kohlenmonoxyds besteht darin, den zurückgeführten Strom, der sowohl Olefin als auch Kohlenmonoxyd enthält, in Berührung zu bringen mit einem Adsorptions- oder Absorptionsmittel, das eine selektive Affinität für Kohlenmonoxyd besitzt. So kann z. 13. ein' flüssiges Absorptionsmittel, wie eine saure Lösung von Cuprochlorid, innig niit dem Gasstrom in Berührung gebracht werden, z. 13. in einer Rieselkolonne, die in die Leitung :; an Stelle des Reaktionsgefäßes 46 eingesetzt ist, wobei die Mengen des Absorptionsmittels ausreichen, um die Kchlenmonoxydkonzentration auf den gewünschten Wert herabzusetzen. Der Reststrom wird dann direkt zurückgeführt in die Zufu:hrleitung des Reaktionsgefäßes i i, während die Cuproc:hloridlösung entweder kontinuierlich oder absatzweise nach in der Technik bekannten Methoden regeneriert wird, z. B. in einer Abstreifkolonne zur Entfernung des absorbierten Kohlenmonoxyds, worauf sie in den Rieselturin zurückgeführt wird.The iron oxide can expediently be arranged in the heated reaction vessel 46 in place of the above-mentioned catalyst, and the recirculated stream mixed with steam can thus be used at a higher temperature, e.g. B. about 200 to 250 ° or higher gebradhi in contact. In a less desirable embodiment, hydrogen can also be added to the recycled stream and reacted with the carbon monoxide by bringing the mixture into contact with a hydrogenation catalyst which favors the reduction of carbon monoxide at a relatively low temperature, e.g. Y. nickel, cobalt, - platinum or iron. Because it is possible for excessive simultaneous hydrogenation of olefin present in the mixture to occur, it is generally preferred to remove the carbon monoxide by the selective catalytic oxidation method described in the preceding paragraphs. Another possible way of removing the carbon monoxide is to contact the recycled stream, which contains both olefin and carbon monoxide, with an adsorbent or absorbent which has a selective affinity for carbon monoxide. So z. 13. a 'liquid absorbent, such as an acidic solution of cuprous chloride, intimately brought into contact with the gas stream, e.g. 13. in a trickle column leading into the line:; is used in place of the reaction vessel 46, the amounts of absorbent being sufficient to reduce the chloride monoxide concentration to the desired value. The residual stream is then returned directly to the feed line of the reaction vessel ii, while the cuprocyl chloride solution is regenerated either continuously or intermittently by methods known in the art, e.g. B. in a stripping column to remove the absorbed carbon monoxide, whereupon it is returned to the trickle urine.

Als Beispiel für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens wird ein Strom eines gasförmigen Gemisches aus Propylen, Sauerstoff und Dampf in Berührung gebracht mit einem festen Katalysator, der aus Cuprooxyd besteht, welches von porösen Stücken von Siliciumcar'bid getragen wird. Die Bedingungen sind so gewählt, daß sie eine wesentliche Oxydation des Propy lens zu Acrolein begünstigen. Das die Katalysatorkammer verlassende Gemisch wird abgekühlt, üm den Dampf und einen Teil des Acroleins zu kondensieren, während der Rest des Acroleins entfernt wird durch Berieseln des nicht kondensierten Gases mit Wasser. Das restliche, überschüssige Propylen enthaltende Gas wird kontinuierlich zurückgeführt und vermischt mit der Zufuhr zum Cuprooxyd-Katalysator. Unter den Bedingungen dieses Versuchs, aber ohne Rückführung des restlichen Gases, -,werden etwa 65% des verbrauchten Propylens zu Acrolein umgesetzt und etwa 80% des zugeführten Sauerstoffs verbraucht. Das den Cuprooxyd-Katalysator verlassende Gemisch enthält etwa o,i bis 0,3 Volumprozent Koh- lenmonoxyd. Wenn das restliche Gasgemisch, welches den Überschuß an Propylen enthält, zurückgeführt wird (unter Abblasen eines kleineren Anteils in die Luft. um aus dein System überschüssiges, bei der Reaktion gebildetes Kohlendioxyd zu entfernen) in den dem Katalysator zugeführten Strom, während die sonstigen Reaktionsbedingungen gleich bleiben, bildet sich in dem mit dem Katalysator in Berührung stehenden Reaktionsgemisch eine bleibende Konzentration von Kohlenmonoxyd heraus, welche etwa 3 Volumprozent beträgt, und die Ausbeute an Acrolein sinkt etwas. während die Geschwindigkeit der Acroleinbildung merklich abfällt. Der Verbrauch an zugeführtem Sauerstoff fällt auf etwa 30%, wodurch eine Abnahme in der Aktivität des Katalysators beim Zurückführen der gasförmigen Reaktionsprodukte angezeigt wird. Wenn nun der zuriickgefiifrte Strom, anstatt direkt mit der Zufuhr zum hatalvsator vereinigt zu «-erden, mit einem Druck von etwa 3.5 h"/c1,12 durch ein erhitztes heaktionsgcf<il:@ geleitet wird. in welchem ein Bett atis Ilol>calit-K a tal_vs<itor auf beispielsweise i .so' gehalten o: ircl, so %\ ird praktisch das gesamte Kohlenmonoxyd iii (lern zurückgeführten Strom zu Koltlendioxyd oxydiert, ohne (iaß eine wesentliche Oxydation der Übrigen vorlian(ienen Stoffe eintritt. Bei Vereinigung des so hefiandelten Rückführungsstroms mit der Zufuhr zum Cuprooxyd-Katalysator unter sonst gleichen Bedingungen, wie beim vorhergehenden Versuch, wird die gleichbleibende Konzentration des mit dem Cuprooxyd-Katalysator in Berührung stehenden gasförmigen Gemisches an Kohlenmonoxyd v,- rringert auf einen Wert unter etwa 0,2 N'oluiltprozetit und auf dieser Konzentration gehalten. Die Ausbeute an Acrolein bleibt jetzt etwa gleich, aber die Geschwindigkeit der Acroleinbildung wird auf das Zwei- bis Dreifache erli<ilit. und der Verbrauch an Sauerstoff erhöht sich auf etwa 65% der zugeführten 'Menge.As an example of the practice of the present process, a stream of a gaseous mixture of propylene, oxygen and steam is brought into contact with a solid catalyst consisting of cuprous oxide supported on porous pieces of silicon carbide. The conditions are chosen so that they favor a substantial oxidation of the propylene lens to acrolein. The mixture leaving the catalyst chamber is cooled to condense the steam and part of the acrolein, while the remainder of the acrolein is removed by sprinkling the uncondensed gas with water. The remaining gas containing excess propylene is continuously recycled and mixed with the feed to the cuprous oxide catalyst. Under the conditions of this experiment, but without recirculation of the remaining gas, about 65% of the propylene consumed is converted to acrolein and about 80% of the oxygen supplied is consumed. The mixture leaving the cuprous oxide catalyst contains about 0.1 to 0.3 percent by volume of carbon monoxide. When the remaining gas mixture, which contains the excess of propylene, is returned (with a smaller portion being blown into the air in order to remove excess carbon dioxide formed during the reaction) into the stream supplied to the catalyst, while the other reaction conditions remain the same remain, a permanent concentration of carbon monoxide forms in the reaction mixture in contact with the catalyst, which is about 3 percent by volume, and the yield of acrolein decreases somewhat. while the rate of acrolein formation falls markedly. The consumption of supplied oxygen falls to about 30%, which indicates a decrease in the activity of the catalyst in recycling the gaseous reaction products. If the returned stream, instead of being combined directly with the feed to the isolator, is passed through a heated heat exchanger in which a bed of oil is present at a pressure of about 3.5 h / c1.12 -K a tal_vs <itor kept at, for example, i .so 'o: ircl, so that practically all of the carbon monoxide is oxidized to carbon dioxide without (ia a substantial oxidation of the remaining substances occurs of the recycle stream thus processed with the feed to the cuprous oxide catalyst under otherwise the same conditions as in the previous experiment, the constant concentration of the gaseous mixture of carbon monoxide in contact with the cuprous oxide catalyst is reduced to a value below about 0.2 The acrolein yield now remains about the same, but the rate of acrolein formation is two to three times as high he erli <ilit. and the consumption of oxygen increases to about 65% of the amount supplied.

Claims (5)

PATENTANSPRCCHE: i. Verfahren zur Herstellung ungesättigter i@1(le,liyde oder Ketitlie durch katalytische Oxydation von Olefinen mit mindestens drei Kohlenstoffatomen in der Dampfphase mit sauerstoffentlhaltenden Gasen in Anwesenheit eines Cuprooxyd-Katalysators, insbesondere zur flerstellting voll Acrolein aus Propylen, dadurch gekennzeichnet, (laß der Kohlenmonoxydgolialt des dem Katalysator ztigefü@hrten Reaktionsgemisches auf einem U'ert gehalten wird. welcher unterhalb desjenigen \Vertes liegt, bei welchem unter den Arbeitsbedingtltigen eine Herabsetzung der .-Aktivität des Katalysators eintreten wiirde. CLAIMS: i. Process for the production of unsaturated i @ 1 (le, liyde or ketitlie by catalytic oxidation of olefins having at least three carbon atoms in the vapor phase with oxygen-containing gases in the presence of a cuprous oxide catalyst, in particular for the production of full acrolein from propylene, characterized (Let the carbon monoxide gold of the reaction mixture delivered to the catalyst is held on a U'ert. which is below the \ Vertes at which under the conditions of work, a reduction in the activity of the catalyst would occur. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, (laß die Konzentration des Kohlenmonoxyds in dein (lern Katalysator zugeführten Gemisch auf weniger als etwa o,5 Volumprozent, vorzugsweise weniger als etwa 0,2 Voluniprozent, eingestellt wird. 2. The method according to claim i, characterized in that (let the Concentration of the carbon monoxide in the mixture supplied to the catalyst less than about 0.5 percent by volume, preferably less than about 0.2 percent by volume, is set. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, dal,i eine Komponente oder mehrere Komponenten des dem Katalysator zugeführten Reaktionsgemisches Kohlenmonoxyd in einer Menge von mehr als etwa 0,5 Volumprozent des Gemisches enthält bzw. enthalten, und daß vor der Berührung des Reaktionsgemisches mit dem Katalysator eine solche Menge Kohlenmonoxyd entfernt wird, (laß der Kohlennionoxvdgelialt des Gemisches, welches mit dem Katalysator in Berührung kommt, weniger als o,5 Volumprozent, vorzugsweise weniger als 0,2 X'oltlmprozeltt, beträgt. 3. The method according to claim i and 2, characterized in that dal, i contains one component or more components of the reaction mixture fed to the catalyst carbon monoxide in an amount of more than about 0.5 percent by volume of the mixture, and that before touching the Reaction mixture with the catalyst such an amount of carbon monoxide is removed, (let the carbon ion oxide gel of the mixture which comes into contact with the catalyst is less than 0.5 percent by volume, preferably less than 0.2 percent by volume. 4. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlicher Strom eines gasförmigen Reaktionsgemisches, welches (las Olefin und Sauerstoff enthält, mit dem Cuprooxyd-Katalysator in Berührung gebracht wird, und daß der gebildete ungesättigte Alddhyd oder (las Keton aus dem erhaltenen Gemisch altgetrennt wird, wobei mindestens ein Teil des restlichen Gemisches, welches einen ursprünglich dem Katalysator zugeführten Reaktionsteilnehmer enthält, einer Behandlung zwecks Trennung voll darin enthaltenem Kohlennionoxyd von dem Reaktionsteilnehmer unterworfen wird und darauf der Reaktionsteilnehmer mit dem dem Cuprooxyd-Katalysator zugeführten gasförmigen Reaktionsgemisch vereinigt wird. 4. The method according to claim i and 2, characterized in that a continuous flow of a gaseous Reaction mixture, which contains olefin and oxygen, with the cuprous oxide catalyst is brought into contact, and that the unsaturated aldehyde or (read Ketone is old separated from the mixture obtained, at least part of the remaining mixture, which is a reactant originally fed to the catalyst contains, a treatment for the purpose of separating fully contained carbon ion oxide is subjected by the reactant and then the reactant combined with the gaseous reaction mixture fed to the cuprous oxide catalyst will. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des restlichen, Kohlenmonoxyd enthaltenden Gemisches. unter Bedingungen, welche die selektive Oxydation des Kohlenmonoxyds begünstigen, in Anwesenheit von Sauerstoff in Berührung gebracht wird mit einem Katalysator zur selektiven Oxydation des Kohlenmonoxyds. f. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Oxydation des Kohlenmonoxyds durchgeführt wird bei einer Temperatur unter 25o°, z. B. zwischen Zimmertemperatur und i5o°. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des restlichen, nicht umgesetztes Olefin undKohlenmonoxyd enthaltenden Gemisches behandelt wird mit einem Absorptionsmittel, welches ein Lösungsmittel für das 0lefin, aber ein Nichtlösungsmittel für Kohlenmonoxyd ist, und da$ das Olefin aus dem .Absorptionsmittel wiedergewonnen und zu dem gasförmigen, dem Katalysator zugeführten Reaktionsgemisch zurückgeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that at least one part of the remaining mixture containing carbon monoxide. under conditions which favor the selective oxidation of carbon monoxide in the presence of oxygen is brought into contact with a catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide. f. The method according to claim 5, characterized in that the selective oxidation of carbon monoxide is carried out at a temperature below 25o °, z. B. between Room temperature and i5o °. Method according to claim 4, characterized in that containing at least a portion of the remaining unreacted olefin and carbon monoxide Mixture is treated with an absorbent, which is a solvent for the olefin, but a nonsolvent for carbon monoxide, and that the olefin from the .Absorptionsmittel and recovered to the gaseous, the catalyst fed reaction mixture is recycled.
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