DEP0000864BA - Verfahren zur Herstellung von Isopropanol - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Isopropanol. Gemäss der Erfindung wird Isopropanol dadurch hergestellt, dass Wasser an Propylen bei Temperaturen von 250 bis 290° und in Gegenwart eines Katalysators angelagert wird, der das als Blauoxyd bekannte Wolframoxyd enthält, welches etwa der Formel W(sub)2O(sub)5 entspricht.

Es hat sich gezeigt, dass, wenn nach dem Verfahren gemäss der Erfindung gearbeitet wird, eine befriedigende Umwandlung von Propylen möglich ist und hohe Ausbeuten an Isopropanol erhalten werden und dass nur geringe Mengen des Ausgangspropylens in dem Produkt als unerwünschte Nebenprodukte, z.B. als Polymere, erscheinen.

In der vorliegenden Beschreibung wird unter der "Umwandlung" der Prozentsatz des Ausgangspropylens verstanden, der bei der Reaktion in andere Stoffe umgewandelt wird, und unter der "Ausbeute" der molekulare Prozentgehalt des tatsächlich entstandenen Isopropanols, bezogen auf das gesamte in andere Stoffe umgewandelte Propylen.

Innerhalb des oben angegebenen Temperaturbereiches hat es sich herausgestellt, dass es besonders zweckmässig ist, bei einer Tempe- ratur von etwa 270° zu arbeiten.

Obwohl mit stöchiometrischen Mengen von Wasser und Propylen gemäss der Gleichung <Formel> gearbeitet werden kann, d.h. mit einem Molverhältnis von Wasser zu Propylen von 1:1, hat es sich herausgestellt, dass die Möglichkeit der Polymerbildung verringert wird, wenn Molverhältnisse von Wasser zu Propylen, die höher als 1:1 sind, verwendet werden, beispielsweise solche von 2,5:1. Es kann sogar mit Molverhältnissen bis 20:1 gewünschtenfalls gearbeitet werden.

Geeignete Katalysatoren können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise wird eine pulverisierte Mischung von Wolframsäure mit ungefähr 2% ihres Gewichts an Graphit zu Formkörpern geeigneter Grösse verarbeitet. Vor der Verwendung dieser Formkörper in der vorliegenden Reaktion werden diese durch beliebige Mittel reduziert, um das Blauoxyd von Wolfram herzustellen. Beispielsweise können sie bei erhöhter Temperatur mit Wasserstoff, Kohlenoxyd oder Mischungen, welche diese Gase enthalten, reduziert werden. Vorzugsweise aber erfolgt diese Reduktion durch Behandlung der Formkörper bei erhöhter Temperatur mit einem niederen einwertigen Alkohol, der nach Möglichkeit nicht mehr als 4 Kohlenstoffatome enthält. Diese Reduktionsbehandlung erstreckt sich über einen geeigneten Zeitraum, der 3 Stunden betragen kann, worauf sich gewünschtenfalls eine Behandlung mit Wasser, ebenfalls bei erhöhter Temperatur, anschliesst. Diese Reduktionsbehandlung wird zweckmässig in dem Reaktionskessel unter im wesentlichen atmosphärischem Druck durchgeführt. Unter Umständen werden die Formkörper ohne vorherige Reduktionsbehandlung in den Reaktionskessel eingegeben und bei erhöhter Temperatur mit den Reaktionsstoffen behandelt, wodurch das Blauoxyd des Wolframs entsteht. Anstatt Wolframsäure für die Herstellung des erwähnten Katalysators zu verwenden, kann auch mit Ammoniumparawolframat gearbeitet werden, wobei es in diesem Fall wegen des bei erhöhter Temperatur frei werdenden Ammoniaks zweckmässig ist, die Reduktionsbehandlung der Formkörper bei erhöhter Temperatur in einer besonderen Arbeitsstufe vorzunehmen.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren wird zweckmässig kontinuierlich durchgeführt, wobei Propylen und Wasser über den Wolframoxydkatalysator geleitet wird, der auf einer Temperatur zwischen 250 bis 290° gehalten wird. Nach dem Abscheiden des wässrigen Reaktionsproduktes wird das nicht umgesetzte Propylen dem Verfahren wieder zugeführt. Wenn das Verfahren kontinuierlich geleitet wird, können die Reaktionsstoffe mit beliebiger Geschwindigkeit über den erhitzten Katalysator geführt werden. In dem Fall, in dem mit einem Molverhältnis von Wasser zu Propylen von 2,5:1 gearbeitet wird, ist es zweckmässig, eine Zuführungsgeschwindigkeit des Propylens anzuwenden, die innerhalb des Bereiches von 0,8 bis 1,0 kg pro Stunde pro Liter des in dem Reaktionskessel enthaltenen Katalysators liegt. Bei höheren Molverhältnissen von Wasser zu Propylen kann die Zuführungsgeschwindigkeit des Propylens vorteilhaft bis auf einen Wert unterhalb von 0,8 kg pro Stunde pro Liter Katalysator verringert werden, wodurch das Umwandlungsverhältnis vergrössert wird.

Es wurde festgestellt, dass es zweckmässig ist, mit einem Druck von etwa 250 at. zu arbeiten.

Die Reaktionsprodukte können auf beliebige Weise behandelt werden, um das Isopropanol abzuscheiden. Im allgemeinen erfolgt dies durch Abkühlen der Reaktionsstoffe, um hierdurch ein wässriges Isopropanol enthaltendes Produkt zu erhalten, das dann in geeigneter Weise behandelt werden kann, um ein Isopropanol-Wasser-Azeotrop zu erhalten. Dieses wird dann gewünschtenfalls weiter behandelt, um im wesentlichen trockenes Isopropanol zu erhalten, und zwar beispielsweise durch Destillation mit einem Extraktionsmittel, wie beispielsweise Benzol, um das Wasser zu entfernen.

In den folgenden Beispielen sind einige Ausführungsformen des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens angegeben.

Beispiel 1

Pulverisierte Wolframsäure, welche 2 Gewichts-% Graphit enthält, wird zu zylindrischen Körpern von 5 mal 5 mm geformt. Diese Formkörper werden in den Reaktionskessel eingegeben und dort 3 Stunden lang bei 250° mit Isopropanol behandelt. Danach wird weitere 3 Stunden lang der Katalysator mit Wasser behandelt, und zwar bei einer Temperatur von 250°. Die Temperatur wird dann auf 271° erhöht und Propylen mit einer Geschwindigkeit von 0,83 kg pro Stunde und Wasser mit einer Geschwindigkeit von 0,91 kg pro Stunde über den Katalysator geleitet, wobei der Druck auf 250 at. eingestellt wird, 16% des eingeführten Propylens tritt dabei als Isopropanol auf und 1,3% als Polymere. Die Gesamtumwandlung von Propylen beträgt daher 17,3% und die Ausbeute an Isopropanol 92,5%.

Beispiel 2

Über einen gemäss Beispiel 1 hergestellten Katalysator werden 0,57 kg Propylen pro Stunde und 3,4 kg Wasser pro Stunde geleitet, wobei die Temperatur auf 271° und der Druck auf 250 at. eingestellt werden. Die Umwandlung beträgt 36,6% und die Ausbeute an Isopropanol liegt über 99,5%. Die Menge an Propylen, das als Polymer erscheint, beträgt weniger als 0,1% des der Reaktion zugeführten Propylens.

Claims (14)

1.) Verfahren zur Herstellung von Isopropanol, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser an Propylen bei Temperaturen von 250 bis 290° in Gegenwart eines Katalysators angelagert wird, der blaues Wolframoxyd enthält.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei einer Temperatur von 270° erfolgt.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser und Propylen in einem Molverhältnis, das höher ist als 1:1, mit dem Katalysator in Berührung gebracht werden.

4.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis von Wasser zu Propylen nicht höher ist als 20:1.

5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Katalysator verwendet wird, der durch Reduktion von Wolframsäure bei erhöhter Temperatur hergestellt worden ist.

6.)Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator durch Reduktion von Ammoniumparawolframat bei erhöhter Temperatur hergestellt worden ist.

7.) Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator durch Behandlung mit einem Wasserstoff und bzw. oder Kohlenoxyd enthaltenden Gas reduziert wird.

8.) Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator durch Behandlung mit einem niederen einwertigen aliphatischen Alkohol reduziert wird.

9.) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der niedere einwertige Alkohol nicht mehr als 4 Kohlenstoffatome enthält.

10.) Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion des Katalysators durch Behandlung desselben mit den Reaktionsstoffen erfolgt.

11.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Propylen und Wasser kontinuierlich über den Wolframoxydkatalysator geleitet werden.

12.) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn Wasser und Propylen im Molverhältnis von 2,5:1 mit dem Katalysator in Berührung gebracht werden, die Zuführungsgeschwindigkeit des Propylens zu dem Katalysator in der Größenordnung von 0,8 bis 1 kg pro Stunde pro Liter des in dem Reaktionskessel vorhandenen Katalysators beträgt.

13.) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn Wasser und Propylen in ienem Molverhältnis von mehr als 2,5:1 mit dem Katalysator in Berührung gebracht werden, die Zuführungsgeschwindigkeit des Propylens zu dem Katalysator geringer ist als 0,8 kg pro Stunde pro Liter des in dem Reaktionskessel enthaltenen Katalysators.

14.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht umgesetzte Propylen nach dem Abscheiden der wässrigen Reaktionsprodukte dem Prozess wieder zugeleitet wird.