DE911848C - Process for the catalytic hydrogenation of carbons with a high yield of oxygen-containing carbon compounds - Google Patents

Process for the catalytic hydrogenation of carbons with a high yield of oxygen-containing carbon compounds

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DE911848C
DE911848C DER1558A DER0001558A DE911848C DE 911848 C DE911848 C DE 911848C DE R1558 A DER1558 A DE R1558A DE R0001558 A DER0001558 A DE R0001558A DE 911848 C DE911848 C DE 911848C
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Description

Verfahren zur katalytischen Kohlenoxydhydrierung mit hoher Ausbeute an sauerstoffhaltigen Kohlenstoffverbindungen Es ist bekannt, daß man mit Eisenkatalysatoren aus Kohlenoxyd und Wasserstoff enthaltenden Gasen bei niedrigen Synthesetemperaturen bevorzugt sauerstoffhaltige Verbindungen herstellen kann. Mit einem mehr oder weniger hohen Gaskreislauf liefern Eisenkatalysatoren bei etwa 2oo' beispielsweise Primärprodukte, die in ihren flüssigen Anteilen annähernd 5o% sauerstoffhaltige Verbindungen aufweisen. Hierbei werden Synthesedrucke von io bis 30 kg/qcm, vorwiegend von annähernd 2o kg/qcm, benutzt, während sich die Gasbelastung auf stündlich annähernd ioo bis i5o Raumteile Frischgas je Raumteil Katalysator beläuft. Die sauerstoffhaltigen Syntheseprodukte bestehen hauptsächlich aus aliphatischen Alkoholen. Es wurde gefunden, daß sich die Ausbeute an sauerstoffhaltigen Produkten erheblich steigern läßt, wenn man mit wesentlich verminderter Gasbelastung arbeitet, derart, daß bei i5o bis 18o'° und Gasdrucken von io bis ioo kg/qcm, vorzugsweise von io bis 3o kg/qcm, über je einen Raumteil Katalysator stündlich weniger als 3o Raumteile, vorzugsweise io bis 2o Raumteile, frisches Synthesegas (76o mm Hg, o°) geleitet werden. Die verwendeten Synthesetemperaturen liegen etwa 2o bis 3o° niedriger als die bisher bei der bevorzugten Herstellung von sauerstoffhaltigen Kohlenoxydhydrierungsprodukten benutzten Temperaturen. Eine derart weitgehende Temperatursenkung ist nur bei der erfindungsgemäß wesentlich verminderterl ' Gäsbelaätung möglich; die --nur annähernd io bis 20% der heute üblichen Normalbelastung von stündlich ioo Raumteilen Synthesegas je Raumteil Katalysator erreicht.._ Das Kohlenoxyd-Wasserstoff-Verhältnis der Synthesegase kann in weiten Grenzen schwanken, besonders vorteilhaft ist die Verwendung wasserstoffreicher Gase, die auf einen Raumteil Kohlenoxyd beispielsweise 1,2 Raumteile Wasserstoff und mehr enthalten. Bei der Synthese wird zweckmäßigerweise mit der üblichen Kreislaufführung der Synthesegase gearbeitet.Process for the catalytic hydrogenation of carbohydrates with a high yield of oxygen-containing carbon compounds. It is known that iron catalysts can be used to prepare preferably oxygen-containing compounds from gases containing carbon and hydrogen at low synthesis temperatures. With a more or less high gas cycle, iron catalysts deliver primary products at around 2oo ', for example, which have approximately 50% oxygen-containing compounds in their liquid components. Synthesis pressures of 10 to 30 kg / sq. Cm, predominantly of approximately 20 kg / sq. The oxygen-containing synthesis products mainly consist of aliphatic alcohols. It has been found that the yield of oxygen-containing products can be increased considerably if one works with a significantly reduced gas load, such that at 150 to 180 ° and gas pressures of 10 to 100 kg / cm 2, preferably from 10 to 30 kg / cm 2 , less than 3o parts by volume, preferably 10 to 20 parts by volume, of fresh synthesis gas (76o mm Hg, 0 °) are passed every hour over one part of the catalyst. The synthesis temperatures used are about 2o to 3o ° lower than the temperatures previously used in the preferred preparation of oxygen-containing caroxide hydrogenation products. Such a far-reaching reduction in temperature is only possible with the gas pollution that is significantly reduced according to the invention; which - only approximately 10 to 20% of today's normal load of 100 parts per hour of synthesis gas per part of catalyst is achieved. The carbon-hydrogen ratio of the synthesis gases can vary within wide limits Part of carbon dioxide, for example, contain 1.2 parts of hydrogen and more. In the synthesis it is expedient to work with the customary recycling of the synthesis gases.

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind alle in der üblichen Weise durch Füllung hergestellten Eisenkatalysatoren geeignet. Am besten geeignet sind Eisenkatalysatoren, die in einer Weise hergestellt, reduziert und formiert- worden" sind,-wiees zur bevorzugten Gewinnung. von- sauerstoffhaltigen Verbindungen bereits vorgeschlagen wurde. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die benutzten Katalysatoren einen möglichst hohen Reduktionswert aufweisen und etwa 5o bis go o/o freies Eisen (Fe), bezogen auf das insgesamt- vorhandene Eisen, enthalten. Mit derart weitgehend reduzierten Eisenkatalysatoren ergeben sich maximale Ausbeuten an sauerstoffhaltigen Verbindungen: -Eisenkatalysatoren mit geringem Reduktionswert sind bei der Kohlenoxydhydrierung meist wenig aktiv und müssen zur Erreichung wirtschaftlich brauchbarer Umsatzhöhen mit verhältnismäßig hohen Temperaturen betrieben werden. Hierbei tritt eine vermehrte Bildung von Kohlenwasserstoffen und ein Rückgang an sauerstoffhaltigen Primärprodukten ein.For the process according to the invention, all are in the usual manner Iron catalysts produced by filling are suitable. Are best suited Iron catalysts that have been produced, reduced and formed in a way " are, -as for preferential extraction. of- oxygen-containing compounds already was suggested. It is advantageous here if the catalysts used have the highest possible reduction value and about 50 to 20 o / o free iron (Fe), based on the total iron present. With so largely reduced iron catalysts result in maximum yields of oxygen-containing Compounds: - Iron catalysts with a low reduction value are used in carbohydrate hydrogenation mostly little active and have to achieve economically viable sales levels operated at relatively high temperatures. Here an increased Formation of hydrocarbons and a decrease in primary products containing oxygen a.

Die verwendeten Eisenkatalysatoren können mit bei der Synthese nicht reduzierten Metalloxyden aktiviert sein und beispielsweise Chromoxyd, Zink-Oxyd, Ceroxyd, Manganoxyd, Vanadinoxyd oder Molybdänoxyd einzeln oder in gegenseitiger Mischung enthalten.The iron catalysts used cannot be used in the synthesis reduced metal oxides and e.g. chromium oxide, zinc oxide, Cerium oxide, manganese oxide, vanadium oxide or molybdenum oxide individually or mutually Mixture included.

Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise lassen sich Primärprodukte gewinnen,-deren flüssige Anteile 7o bis 8o % sauerstoffhältigie -- Kohlenstoffverbindungen enthalten. Hierbei wird nicht nur der Gehalt an Alkoholen, sondern auch die Ausbeute an Estern, Aldehyden und teilweise auch an Carbonsäuren erhöht.Primary products can be used in the procedure according to the invention win, -whose liquid proportions 7o to 8o% oxygen-containing - carbon compounds contain. This not only increases the alcohol content, but also the yield increased in esters, aldehydes and partly also in carboxylic acids.

_ ' --. B e i s P. i e I 1 Ein roo Teile Fe, ia Teile Cu und io Teile Kieselgur enthaltender Katalysator wurde bei .Einem pH-Wert von.- 9,1- aus. entsprechenden. Salzlösungen gefällt. Der Fällungsschlamm wurde abfiltriert, mit heißem Kondensatwasser gut ausgewaschen- und danach - mit Kaliümcarbonat derart imprägniert, däß auf den gesamten Eisengehalt (Fe)-annähernd 5 0% K2 Ct- entfielen. Der imprägnierte Katalysator wurde in- üblicher. Weise getrocknet und 2 Stunden mit Wasserstoff reduziert,- wobei sich hie Strömungsgeschwindigkeit der-Reduktionsgase auf i,3:m/sec belief (lirieärtund kalt _gemesseu).= Nach der Reduktiöri enthielt @ der - Kätaiysator 7ö-0/b metallisches Eisen (berechnet auf den gesamten Eisengehalt)._ '-. B e i s P. i e I 1 A roo parts Fe, ia parts Cu and io parts Catalyst containing diatomaceous earth was removed at a pH of 9.1. corresponding. Salt solutions like. The precipitation sludge was filtered off with hot condensate water well washed out and then impregnated with potassium carbonate in such a way that on the total iron content (Fe) -approximately 5 0% K2 Ct- accounted for. The impregnated catalyst became more common. Way dried and reduced with hydrogen for 2 hours, - being the flow rate of the reducing gases was 1.3: m / sec (lirieärtund cold _gemesseu). = After the reduction, the catalyst contained 70-0 / b metallic Iron (calculated on the total iron content).

Zur erfindungsgemäßen Herstellung von sauerstoffhaltigen Syntheseprodukten wurden über diesen Katalysator bei i65° stündlich io Normalliter Synthesegas je Liter Katalysator geleitet. Das Synthesegas enthielt 442 Volumprozent CO und 5o,8 Volumprozent H2. Der Synthesedruck belief sich auf 2okg/qcm. Es wurde ein (C O+H2)-Umsatz von 6oo/o erreicht. Einschließlich der aus den wäßrigen Reaktionsprodukten abdestillierten Sauerstoffverbindungen enthielten die flüssigen Syntheseprodukte insgesamt 75 % sauerstoffhaltige Kohlenstoffverbindungen, die vorwiegend aus Alkoholen der--Molekülgröße Cl bis C10 und höher bestanden. Beispiel 2 Aus entsprechenden Salzlösungen wurde durch Fällung ein Katalysator hergestellt, der ioo Teile Eisen, io Teile Kupfer, 2o Teile Zinkoxyd, 2o Teile Chromoxyd und 2o Teile Kieselgur enthielt. Die gefällte Masse wurde gut ausgewaschen und mit Kaliumcarbonat derart imprägniert, daß auf ioo Teile seines Eisengehaltes (Fe) annähernd 7 Teile K20 entfielen. Bei einer linearen Strömungsgeschwindigkeit von 1,5 m/sec und 31o° wurde der Katalysator 2 Stunden mit Wasserstoff reduziert, worauf er annähernd 55% metallisches Eisen enthielt (berechnet auf den gesamten Eisengehalt).For the production of oxygen-containing synthesis products according to the invention were over this catalyst at i65 ° per hour 10 normal liters of synthesis gas each Liters of catalyst passed. The synthesis gas contained 442 percent by volume CO and 50.8 Volume percent H2. The synthesis pressure was 2okg / sqcm. There was a (C O + H2) conversion of 600 / o achieved. Including those distilled off from the aqueous reaction products The liquid synthesis products contained a total of 75% oxygen compounds oxygen-containing carbon compounds, mainly from alcohols of the - molecular size Passed Cl to C10 and higher. Example 2 From appropriate salt solutions a catalyst produced by precipitation, of 100 parts iron, 10 parts copper, Contained 20 parts zinc oxide, 20 parts chromium oxide and 20 parts diatomaceous earth. The felled Mass was washed out well and so impregnated with potassium carbonate that on 100 parts of its iron content (Fe) accounted for approximately 7 parts of K20. With a linear Flow rates of 1.5 m / sec and 31o ° became the catalyst for 2 hours reduced with hydrogen, whereupon it contained approximately 55% metallic iron (calculated on the total iron content).

Dieser Eisenkatalysator wurde- mit einer stündlichen Belastung von io Normalliter Wassergas (q.0,10/0 CO, 50,7% H,2) je Liter Katalysator bei einem Druck von 2o kg/qcm in geradem Gasdurchgang zur Synthese benutzt. Die Synthesetemperatur belief sich auf 167°.. Es wurde ein (CO -f- H2)-Umsatz von 6o 0f0 erreicht. Einschließlich der aus dem Reaktionswasser durch Destillation gewonnenen sauerstoffhaltigen Verbindungen enthielt das anfallende flüssige Syntheseprodukt 72% sauerstoffhaltige Verbindungen, die vorwiegend aus Alkoholen -der -Molekülgrößen C1 bis C" neben geringeren Mengen von noch höheren Alkoholen -bestanden.This iron catalyst was used for synthesis with an hourly loading of 10 normal liters of water gas (q.0.10 / 0 CO, 50.7% H, 2) per liter of catalyst at a pressure of 20 kg / qcm in a straight gas passage. The synthesis temperature was 167 °. A (CO -f- H2) conversion of 60 0f0 was achieved. Including the oxygen-containing compounds obtained from the water of reaction by distillation, the resulting liquid synthesis product contained 72% oxygen-containing compounds, which consisted predominantly of alcohols - of molecular sizes C1 to C "in addition to smaller amounts of even higher alcohols.

Claims (4)

PATENTANSPRGCHE: z. Verfahren zur katalytischen I"'-ohlenoxydhydrierung- mit hoher- Ausbeute an sauerstoffhaltigen Kohlenstoffverbindungen. durch Um.-setzung von Kohlenoxyd und Wasserstoff enthaltenden Gasgemischen an Eisenkatalysatoren 'bei Gasdrucken von io bis ioo kg/qcm, vorzugsweise-von io- bis 3o kg/qcm,. dadurch gekennzeichnet, daß bei 15o bis 18o° über je einen Räumteil Katalysator stündlich weniger als 30 Raumteile, vorzugsweise io bis 2o Raumteile, frisches Synthesegas (76o mm Hg, o°) geleitet werden. PATENT CLAIMS: e.g. Process for catalytic I "'- oxyhydrogenation- with high- yield of oxygen-containing carbon compounds. By conversion of carbon oxide and hydrogen-containing gas mixtures over iron catalysts at gas pressures of 10 to 100 kg / qcm, preferably-from 10 to 30 kg / qcm ,. characterized in that at 15o to 18o °, less than 30 parts by volume, preferably 10 to 20 parts by volume, of fresh synthesis gas (76o mm Hg, 0 °) are passed every hour over a space part of the catalyst. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet; däß die verwendeten Eisenkatalysatoren einen --möglichst hohen Gehalt an metallischem Eisen besitzen, vorzugsweise über 5o% metallisches Eisen (bezogen auf den gesamten Eisengehalt). 2. The method according to claim i, characterized in; that the iron catalysts used have the highest possible metallic content Own iron, preferably over 5o% metallic iron (based on on the total iron content). 3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Eisenkatalysatoren mit bei den Synthesebedingungen nicht reduzierbaren Metalloxyden, vorzugsweise mit Chromoxyd, Zinkoxyd, Ceroxyd, Manganoxyd, Vanadinoxyd, Molybdänoxyd oder ihren gegenseitigen Mischungen, aktiviert sind. 3. The method according to claims i and 2, characterized in that that the iron catalysts with metal oxides which cannot be reducible under the synthesis conditions, preferably with chromium oxide, zinc oxide, cerium oxide, manganese oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide or their mutual mixtures, are activated. 4. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß möglichst wasserstoffreiche Synthesegase verwendet werden, die auf i Raumteil Kohlenoxyd mindestens 1,2 Raumteile, vorzugsweise über 1,5 Raumteile, Wasserstoff enthalten. Angezogene Druckschriften: Zeitschrift f. angewandte Chemie, B 2o, (1948), 225 ff.4. The method according to claims i to 3, characterized in that synthesis gases which are as rich in hydrogen as possible are used be that on i part of carbon at least 1.2 parts by volume, preferably about 1.5 parts by volume, contain hydrogen. Printed publications: Zeitschrift f. applied chemistry, B 2o, (1948), 225 ff.
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