DE963238C - Process for the production of alcohols - Google Patents

Process for the production of alcohols

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DE963238C
DE963238C DEF17427A DEF0017427A DE963238C DE 963238 C DE963238 C DE 963238C DE F17427 A DEF17427 A DE F17427A DE F0017427 A DEF0017427 A DE F0017427A DE 963238 C DE963238 C DE 963238C
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DE
Germany
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catalyst
ethylene
catalysts
production
silicophosphoric
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DEF17427A
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German (de)
Inventor
Dr Christian Wegner
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/03Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by addition of hydroxy groups to unsaturated carbon-to-carbon bonds, e.g. with the aid of H2O2
    • C07C29/04Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by addition of hydroxy groups to unsaturated carbon-to-carbon bonds, e.g. with the aid of H2O2 by hydration of carbon-to-carbon double bonds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

AUSGEGEBEN AM 2. MAI 1957ISSUED MAY 2, 1957

F 17427 IVb j 12F 17427 IVb j 12

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Es ist bekannt, die Hydratation von Olefinen, insbesondere die Überführung von Äthylen in Äthylalkohol, in der Weise durchzuführen, daß man Äthylen und Wasserdampf bei Temperaturen von 250 bis 3200 und unter solchen Drücken, daß die Reaktionsteilnehmer in gasförmigem Zustand verbleiben, über Katalysatoren leitet. Als Katalysator kommt vor allem Phosphorsäure, welche auf porösen Trägern niedergeschlagen ist, in Frage. So hat man die Reaktion z. B. so durchgeführt, daß man bei 3000 und 70 atü Wasser und Äthylen in einem Molverhältnis von 0,6 über Phosphorsäure auf Diatomeenerde geleitet hat (s. USA.-Patentschrift 2 579 601); dabei werden 4,2% desÄthylens bei einmaligem Durchgang umgesetzt und etwa 80 g Äthylalkohol pro 1 1 Katalysator/h gebildet. Die Reaktion kann mit den obenerwähnten bekannten Katalysatoren auch im Fließbett durchgeführt werden, wobei man bei einmaligem Durchgang eine Umsetzung von 4,5 % des Äthylens erzielt.It is known that the hydration of olefins, in particular the conversion of ethylene into ethyl alcohol, can be carried out in such a way that ethylene and steam are passed over catalysts at temperatures from 250 to 320 0 and under pressures such that the reactants remain in the gaseous state . The main catalyst used is phosphoric acid, which is deposited on porous supports. So you have the reaction z. B. carried out so that one has passed at 300 0 and 70 atm water and ethylene in a molar ratio of 0.6 over phosphoric acid on diatomaceous earth (see US Pat. No. 2,579,601); 4.2% of the ethylene is converted in a single pass and about 80 g of ethyl alcohol are formed per 1 liter of catalyst / h. The reaction can also be carried out in a fluidized bed with the above-mentioned known catalysts, a conversion of 4.5% of the ethylene being achieved in a single pass.

Durch Katalysatoren, welche es ermöglichen, bei einmaligem Durchsatz unter sonst gleichen Bedingungen einen höheren Umsatz des Olefins zu erzielen, würde eine entsprechende Verbilligung bei der technischen Durchführung entstehen, da die Kapazität der Anlage wachsen würde und vor allem an Wärmeenergien gespart würde, um die Äthylenbzw. Wassermengen auf .Reaktionstemperatur zu bringen.With catalysts, which make it possible with a single throughput under otherwise identical conditions To achieve a higher conversion of the olefin would be a corresponding reduction in price the technical implementation arise because the capacity of the plant would grow and above all would be saved in thermal energy to the Äthylenbzw. Amount of water to .reaction temperature to bring.

Es wurde nun gefunden, daß Silicophosphorsäuren oder Salze der Silicophosphorsäuren besonders geeignete Katalysatoren für die katalytischeIt has now been found that silicophosphoric acids or salts of silicophosphoric acids in particular suitable catalysts for the catalytic

Hydratation von Olefinen, insbesondere von Äthylen, darstellen. In erster Linie sind die Silicophosphorsäuren der Zusammensetzung H2-Si (PO4).2 oder ihre Salze Me1,, Si(PO4) 2 hierfür geeignet.Represent hydration of olefins, especially ethylene. Primarily the silicophosphoric acids are of the composition H 2 -Si (PO 4 ). 2 or their salts Me 1 ,, Si (PO 4 ) 2 are suitable for this.

Werden Äthylen und Wasserdampf in konstantem Verhältnis und unter gleichen Bedingungen des Druckes und der Temperatur über gleiche Volumina der in der folgenden Tabelle verzeichneten Katalysatoren geleitet, so bilden sich die angegebenen Mengen Alkohol in gleichen Zeiten. Die Ausbeute, die nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 579 6oi (Phosphorsäure auf Diatomeenerde) erhalten wird, wurde mit ioo eingesetzt.Are ethylene and water vapor in constant ratio and under the same conditions of the Pressure and temperature over equal volumes of the catalysts listed in the table below led, the specified amounts of alcohol are formed in the same times. The yield obtained by the process of US Pat. No. 2,579,6oi (phosphoric acid on diatomaceous earth) is used with ioo.

Katalysatorcatalyst

H3P O4 auf Diatomeenerde (USA.-Patentschrift 2 579 6oi) H 3 PO 4 on diatomaceous earth (US Pat. No. 2,579,6oi)

freie H2Si (PO4)2 free H 2 Si (PO 4 ) 2

freie Si, (P O4)4 free Si, (PO 4 ) 4

Aluminiumsalz der H2 Si (P O4)2 Aluminum salt of H 2 Si (PO 4 ) 2

Aluminiumsalz der H2Si (P O4) 2, hergestellt aus aktivem Aluminiumsilicat undAluminum salt of H 2 Si (PO 4 ) 2, made from active aluminum silicate and

H3PO4 H 3 PO 4

der H2Si (PO4)2 the H 2 Si (PO 4 ) 2

Eisensalz der H2Si (P O4)2 Iron salt of H 2 Si (PO 4 ) 2

dagegenagainst it

saures Aluminiumphosphat (Al H) 3 (P O4) 2 acidic aluminum phosphate (Al H) 3 (PO 4 ) 2

saures Cerphosphat acid cerium phosphate

Ausbeute an. Äthylalkohol Yield to. Ethyl alcohol

IOOIOO

151151

IIIIII

160160

170170

178
175
178
175

Für die Herstellung der Salze der Silicophosphorsäure wird frisch gefälltes Silicagel zur berech-For the production of the salts of the silicophosphoric acid, freshly precipitated silica gel is used

neten Menge Phosphorsäure gegeben und das betreffende Metallhydroxyd, hergestellt z. B. aus dem Nitrat mit Ammoniak, hinzugegeben. Die Salzlösung bzw. Suspension wird dann eingedickt und der Katalysator zu Kugeln oder Würstchen geformt. Dabei hat es sich zur Erreichung besonders hoher Aktivität als zweckmäßig erwiesen, durch schlechtes Auswaschen bei der Herstellung des Metallhydroxyds einen Teil des entstehenden Ammoniumnitrats in der Katalysatormasse zu lassen. Die geformte Masse wird dann auf höhere Temperatur als die Reaktionstemperatur (3000),. z. B. auf 6oo°, erhitzt, wobei das entweichende Ammoniumnitrat den Katalysator formling porös gestaltet. Man'kann auch durch Absorption von Phosphorsäure in aktiven geformten Silicaten, z. B. Aluminiumsilicat in Kugelform, und anschließendem Trocknen ein aktives Aluminiumsilicophosphat herstellen. Dagegen erhält man durch Versetzen von saurem Metallphosphat mit Silicagel nur inaktive Katalysatoren, welche aus saurem Metallphosphat, vermengt mit Si O2, bestehen. Die Existenz der als Katalysator verwendeten Metallsalze der Silicophosphorsäure wurde durch charakteristische Röntgendiagramme bewiesen. Wesentlich für eine gute Aktivität der genannten Katalysatoren ist die Anwendung einer möglichst großen Oberfläche, d. h. möglichst kleine Korngröße der Katalysatoren.Neten amount of phosphoric acid given and the metal hydroxide in question, produced z. B. from the nitrate with ammonia added. The salt solution or suspension is then thickened and the catalyst formed into balls or sausages. In order to achieve a particularly high activity, it has been found to be expedient to leave part of the ammonium nitrate formed in the catalyst mass due to poor washing out during the production of the metal hydroxide. The shaped mass is then heated to a temperature higher than the reaction temperature (300 0 ). z. B. to 600 °, heated, the escaping ammonium nitrate made the catalyst molded porous. One can also by absorption of phosphoric acid in active shaped silicates, e.g. B. aluminum silicate in spherical shape, and subsequent drying to produce an active aluminum silicophosphate. In contrast, adding silica gel to acidic metal phosphate results in only inactive catalysts, which consist of acidic metal phosphate mixed with Si O 2 . The existence of the metal salts of silicophosphoric acid used as a catalyst was proven by characteristic X-ray diagrams. The use of the largest possible surface, ie the smallest possible particle size of the catalysts, is essential for good activity of the catalysts mentioned.

Die erfindungsgemäße Anwendung der genannten Katalysatoren erstreckt sich auch auf die Durchführung der Reaktion im Fließbettverfahren.The inventive use of the catalysts mentioned also extends to the implementation the reaction in the fluidized bed process.

Ein eventuelles Nachlassen der Aktivität des Katalysators wird aufgehoben durch periodische Zugabe von kleinen Mengen eines Gemisches von Kieselsäureester und Trialkylphosphat in einem solchen Verhältnis, daß bei der unter den Reaktionsbedingungen erfolgenden Verseifung die aktive Silicophosphorsäure entsteht.Any decrease in the activity of the catalyst is canceled out by periodic Addition of small amounts of a mixture of silicic acid ester and trialkyl phosphate in one such a ratio that the saponification taking place under the reaction conditions active silicophosphoric acid is formed.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Wasseranlagerung an Olefine in wirtschaftlich vorteilhafter Weise vorzunehmen.The process according to the invention enables the addition of water to olefins in an economical manner to make advantageous manner.

Beispielexample

Über 2,6 1 eines aus aktivem Aluminiumsilicat in Perlform durch Tränken mit Phosphorsäure hergestellten Katalysators, der das Aluminiumsalz der Silicophosphorsäure SiH2 (PO4)2 darstellt, wurden bei 300 bis 3100 und 72 Atm. pro Stunde 3100 1 Äthylen und 1500 g Wasserdampf geleitet. Pro 11 Katalysator wurden pro Stunde 140 bis 150 g Äthylalkohol (ioo°/oig) erzeugt. Bein einmaligem Durchgang wurden 6,2 bis 6,5 % des Äthylens umgesetzt. Durch fraktionierte Kondensation kann der entstandene Äthylalkohol als 3Ogewichtsprozentige Lösung abgeschieden werden.About 2.6 l of a catalyst produced from active aluminum silicate in bead form by impregnation with phosphoric acid, which is the aluminum salt of the silicophosphoric acid SiH 2 (PO 4 ) 2 , was at 300 to 310 0 and 72 atm. per hour 3100 1 of ethylene and 1500 g of steam passed. 140 to 150 g of ethyl alcohol (100%) were produced per hour per 11 catalyst. In a single pass, 6.2 to 6.5% of the ethylene was converted. The resulting ethyl alcohol can be separated off as a 30 percent by weight solution through fractional condensation.

Claims (1)

90 Patentanspruch: 90 claim: Verfahren zur Herstellung von Alkoholen durch Wasseranlagerung an Olefine bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in der Gasphase in Gegenwart eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Silicophosphorsäure oder Salze derselben angewandt werden.Process for the production of alcohols by addition of water to olefins at increased Temperature and elevated pressure in the gas phase in the presence of a catalyst, thereby characterized in that silicophosphoric acid or salts thereof are used as the catalyst will. ©609579/507 8.56 (609 873 4. 57)© 609579/507 8.56 (609 873 4. 57)
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