FI84258B - Foerfarande foer tillvaratagande av fosforligand ur foeraongad aldehyd. - Google Patents

Description

1 84258

Menetelmä fosforiligandin talteenottamiseksi höyrystetystä aldehydistä Förfarande för ti11varatagande av fosforligand ur förangad aldehyd Tämä keksintö kohdistuu parannettuun, rodiumilla katalysoi tuun, nestettä kierrättäen tapahtuvaan hydroformylointimene-telmään, jonka parannus käsittää fosforiligandin selektiivisen erottamisen ja talteenottamisen höyrystetystä aldehydituote-virrasta, joka on saatu sen jälkeen, kun aldehydituote on höyrystetty ja erotettu hydroformylointiprosessin katalyytin sisältävästä, reaktiotuotteiden muodostamasta liuoksesta.

Keksinnön tausta

Menetelmät aldehydien tuottamiseksi hydroformyloimalla ole-fiinisesti tyydyttämättömiä orgaanisia yhdisteitä hiilimonoksidin ja vedyn avulla, rodiumin ja fosforin muodostaman kompleksisen katalyytin sekä vapaan fosforiligandin läsnäollessa, ovat alalla hyvin tunnettuja, mikä voidaan todeta esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 3 527 809 esitetystä matalapaineisesta okso-hydroformyoinnin perusmenetelmästä ja US-patenttijulkaisussa 4 148 830 esitetystä rodiumilla katalysoidusta, neste-kierrätystä käyttävästä hydroformylointimenetelmästä.

Esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 3 527 809 esitetään hydro-formyloinnin perusprosessi, missä olefiinisesti tyydyttämättömät orgaaniset yhdisteet hydroformyloidaan hiilimonoksidilla ja vedyllä, rodiumin ja fosforin muodostaman kompleksisen katalyytin ja vapaan fosforiligandin läsnäollessa, jolloin aldehydejä saadaan tuotettua alhaisissa lämpötiloissa ja alhaisissa paineissa, saannon ollessa korkea.

Tunnettua on myös se, että tällaisissa hydroformyloinnin olosuhteissa osa tuotteen muodostavista aldehydeistä tiivistyy, 2 84258 ja muodostaa korkeammissa lämpötiloissa kiehuvia aldehydikon-densaation sivutuotteita, kuten dimeerejä, trimeerejä ja tet-rameerejä. US-patenttijulkaisusssa 4 148 830 esitetään näiden korkeammassa lämpötilassa kiehuvien nestemäisten aldehydikon-densaation sivutuotteiden käyttö katalyytin reaktioliuottime-na, joka toimii myös erinomaisena kantajana jatkuvassa, nestettä kierrättävässä menetelmässä. Esimerkiksi tällaisissa jatkuvissa, nestettä kierrättävissä menetelmissä reaktorista poistetaan jonkin verran nestemäistä reagoinutta aldehydin tuoteliuosta, joka sisältää aldehydituotteen, liuenneen rodiumfosfori-kompleksin muodostaman katalyytin, vapaata fosforiligandia sekä korkeammassa lämpötilassa kiehuvia alde-hydikondensaation sivutuotteita, ja aldehydituote erotetaan tästä tuoteliuoksesta höyrystämällä aldehydituote nopeasti. Tämän jälkeen höyrystetty aldehydituote ja höyrystämätön, katalyytin sisältävä nestemäinen reaktioliuos erotetaan toisistaan kaasu-neste-erottimella, missä höyrystynyt aldehydi-tuotteen höyryvirta otetaan talteen erottimen huipusta ja jäljelle jäävä tiivistynyt, höyrystämätön, katalyytin sisältämä nestemäinen reaktioliuos poistetaan erottimen pohjalta ja kierrätetään takaisin reaktoriin.

Kuitenkin näihin nestemäistä katalyyttiä kierrättäviin hydro-formylointimenetelmiin liittyy se haitta, että prosessin aikana tapahtuu fosforiligandin häviötä siitä johtuen, että höyrystynyttä fosforiligandia on läsnä siinä höyrystetyssä aldehydin tuotevirrassa, joka saadaan erotettaessa aldehydituote höyrystämällä nestemäisestä, katalyytin sisältävästä reagoineesta tuoteliuoksesta. Kaupallisessa mitassa käytettynä tällainen ligandihäviö ei ainoastaan merkitse huomattavaa taloudellista tappiota ligandin fysikaalisesta häviöstä johtuen, vaan se tekee myös aldehydin raakatuotteen jatkojalostamisen välttämättömäksi, mikäli aiotaan estää tai vähintään minimoida jatkoprosessina toimivassa aldehydin hydrogenaatiojärjestel-mässä käytettyjen katalyyttien vaurioituminen, tuotettaessa alkoholeja näistä aldehydeistä. Esimerkiksi näiden aldehydien pääasiallinen tunnettu käyttö on alkoholien tuottaminen hydro- 3 84258 genaatiolla, ja aldehydin raakatuotteen sisältämän fosfori-ligandin on todettu aiheuttavan tällaisten hydrogenaation katalyyttien deaktivoitumista.

Tämän ongelman tyydyttävänä ratkaisuna ei pidetä aldehydin raakatuotteen puhdistusyrityksiä johtamalla höyrystetty alde-hydituote teknisesti pitkälle kehitettyjen erottavien laitteistojen, kuten täytekappalekolonnien tai pohjakolonnien läpi. Tällaiset pitkälle kehitetyt menetelmät saattavat olla sopivia höyrystetyn aldehydin tuotevirran mukana kulkeutuneiden nesteiden erottamiseen ja talteenottamiseen, mutta ne voivat myös kuitenkin edistää korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden muodostumista. Samalla tavalla tiivistämällä ja uudelleentislaamalla tapahtuva aldehydin raakatuotteen puhdistaminenkin toimii ainoastaan aldehydituotteen häviötä edelleen edistäen, mikä johtuu korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden muodostumisesta, mihin haittaan liittyy lisäksi jopa suuremman aldehydimäärän suoraa häviötä, sillä aldehydiä jää kondensaation sivutuotteisiin tällaisen erotustoimenpiteen aikana.

Näin ollen nestemäistä katalyyttiä kierrättävään hydroformy-lointiin tarvitaan yksinkertainen ja tehokas menetelmä höyrystetyn aldehydin tuotevirran sisältämän höyrystyneen fosfori-ligandin erottamiseen ja selektiiviseen talteenottamiseen tästä tuotevirrasta, joka saadaan jatkuvan, nestettä kierrättävän, rodiumilla katalysoidun hydroformylointiprosessin aikana.

yhteenveto keksinnöstä

Nyt on todettu, että höyrystynyt fosforiligandi voidaan erottaa selektiivisesti ja ottaa talteen mainitun ligandin sisältävästä, höyrystetystä aldehydin tuotevirrasta, joka on saatu jatkuvan nestemäistä rodiumkatalyyttiä kierrättävän hydroformylointiprosessin aikana siten, että mainittu aide- 4 84258 hydin tuotevirta saatetaan kosketuksiin dispergoidun nesteen kanssa, jolloin höyrystynyt fosforiligandi tiivistyy selektiivisesti mainitusta aldehydin tuotevirrasta, joka tiivistynyt fosforiligandi voidaan tämän jälkeen ottaa talteen ja käyttää halutulla tavalla.

Erityisemmin tämän keksinnön voidaan esittää olevan parannettu, nestettä kierrättävä, rodiumilla katalysoitu hydroformy-lointimenetelmä aldehydien tuottamiseksi, missä menetelmässä olefiiniyhdisteen, hiilimonoksidin ja vedyn annetaan reagoida keskenään liukoiseksi tehdyn, rodiumista ja fosforista muodostuneen kompleksisen katalyytin, vapaan fosforiligandin ja korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden läsnäollessa aldehydituotteen tuottamiseksi, ja missä menetelmässä mainittu aldehydi erotetaan ja otetaan talteen aldehydituotteen, liuokoiseksi tehdyn rodiumin ja fosforin muodostaman kompleksisen katalyytin, vapaan fosforiligandin ja korkeammassa lämpötilassa kiehuvat aldehydikondensaation sivutuotteet sisältävästä nestemäisestä reagoineesta aldehydituotteen liuoksesta, joka on poistettu hydroformyloin-nin reaktorista siten, että mainitun liuoksen sisältämä alde-hydituote höyrystetään höyrystyneen aldehydin tuotevirran saamiseksi, joka virta käsittää pääasiassa höyrystyneen aldehydituotteen, höyrystyneen fosforiligandin ja höyrystyneet, korkeammassa lämpötilassa kiehuvat aldehydikondensaation sivutuotteet, ja joka virta erotetaan erottimessa jäljelle jäävästä, höyrystymättömästä, katalyytin sisältävästä nestemäisestä reaktiotuotteen liuoksesta, joka otetaan talteen erottimen pohjalta ja kierrätetään takaisin reaktiojärjestelmään, tämän parannuksen käsittäessä a) mainitun höyrystetyn aldehydin tuotevirran sisältämän fosforiligandin ja höyrystyneiden, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden selektiivisen erottamisen siten, että mainittu virta saatetaan perusteellisesti kosketuksiin dispergoidun nesteen kanssa, jonka nesteen kiehumispiste on alhaisempi kuin mainittujen korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation 5 84258 sivutuotteiden kiehumispiste, jolloin mainitun höyrystetyn aldehydin tuotevirran sisältämä höyrystynyt fosforiligandi ja höyrystyneet, korkeammassa lämpötilassa kiehuvat alde-hydikondensaation sivutuotteet tiivistyvät, ja b) täten hÖyrystetystä aldehydin tuotevirrasta täten saadun tiivistyneen fosforiligandin ja tiivistyneiden, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden talteenottamisen, jolloin mainittua dispergoitua nestettä käytetään pieninä pisaroina ja sellaisena määränä, että näin erotetun ja talteenotetun fosforiligandin prosenttinen osuus on vähintään noin 1, 2-kertaa suurempi kuin samoin erotettujen ja talteenotettujen, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydin sivutuotteiden prosenttinen osuus.

Yksityiskohtainen kuvaus Tätä keksintöä voidaan käyttää parannettaessa mitä tahansa tavanomaista jatkuvaa, nestettä kierrättävää, rodium-fosfori-kompleksilla katalysoitua hydroformylointiprosessia aldehydien tuottamiseksi, joka prosessi toteutetaan vapaan orgaanisen fosforiligandin läsnäollessa. Tällaiset okso-menetelmät sekä niiden olosuhteet ovat alalla hyvin tunnettuja, mikä voidaan todeta esim. US-patenttijulkaisussa 4 148 830 esitetyn jatkuvan, nestettä kierrättävän menetelmän perusteella. Yleisesti ottaen tällaiset hydroformylointiprosessit käsittävät aldehydien tuottamisen siten, että olefiiniyhdisteen annetaan reagoida vedyn ja hiilimonoksidikaasun kanssa nestemäisessä reaktion väliaineessa, joka sisältää liukoisen rodium-fosfori-kompleksin muodostaman katalyytin, vapaata orgaanista fosforiligandia sekä korkeammassa lämpötilassa kiehuvia, aldehydikondensaation sivutuotteita, ja näissä prosesseissa hydroformylointireaktion olosuhteisiin saattaa kuulua suurin piirtein alueella 50...200 'C oleva lämpötila sekä vedyn, hiilidioksidin ja olefiini yhdisteen yhteinen, suurin piirtein alueella 1. . . 10 000 psia (n. 0, 069...690 bar) oleva kaasunpaine.

6 84258

Luonnollisestikin tulee ymmärtää, ettei hydroformylointireaktion erityinen suoritustapa eikä hydroformylointireaktiossa käytetyt erityiset olosuhteet ole kriittisiä kohteena olevassa keksinnössä, ja nämä tekijät voivat vaihdella laajoissa puitteissa ja niitä voidaan sovittaa kulloisiakin tarpeita vastaaviksi toivotun, erityisen aldehydituotteen tuottamiseksi.

Näin ollen tämän keksinnön mukaiseen menetelmään sisältyvät olefiiniset, lähtöaineena toimivat reagoivat komponentit voivat olla tyydyttymättömiä päistään tai molekyylin sisältä, ja ne voivat olla rakenteeltaan suoraketjuisia, haaroittuneita tai rengasmaisia.

Tällaiset olefiinit saattavat sisältää 2. . . 20 hiiliatomia ja ne voivat käsittää yhden tai useamman tyydyttymättömän etylee-niryhmän. Lisäksi tällaiset olefiinit voivat sisältää sellaisia ryhmiä tai substituentteja, jotka eivät häiritse olennaisesti hydroformylointiprosessia, kuten esimerkiksi karbonyy-li-, karbonyylioksi-, oksi-, hydroksi-, oksikarbonyyli-, halogeeni-, alkoksi-, aryyli-, haloalkyyliryhmiä, ja muita vastaavia. Esimerkkeinä tyydyttämättömistä olefiiniyhdisteistä mainittakoon alfaolefiinit, sisäiset olefiinit, alkyylialkenoaa-tit, alkenyylialkanoaatit, alkenyyli-alkyylieetterit, alkeno-lit, ja muut vastaavat, esimerkiksi etyleeni, propyleeni, 1- buteeni, 1-penteeni, 1-hekseeni, 1-okteeni, 1-dekeeni- 1-dodekeeni, 1-oktadekeeni, 2-buteeni, 2-metyylipropeeni (iso-butyleeni), isoamyleeni, 2-penteeni, 2-hekseeni, 3-hekseeni, 2- hepteeni, syklohekseeni, propyleenin dimeerit, propyleeni trimeerit, propyleenin tetrameerit, 2-etyyli-l-hekseeni, styreeni, 3-fenyyli-l-propeeni, 1,4-heksadieeni, 1, 7-oktadieeni, 3- sykloheksyyli-l-buteeni, allyylialkoholi, heks-1-en-4-oli, okt-1-en-4-oli, vinyyliasetaatti, allyyliasetaatti, 3-butenyy-liasetaatti, vinyylipropionaatti, allyylipropionaatti, allyy-libutyraatti, metyyli-metakrylaatti, 3-butenyyli-asetaatti, vinyylietyylieetteri, vinyylimetyylieetteri, allyyli-etyyli -eetteri, n-propyyli-7-oktenoaatti, 3-buteeninitriili, 5-hek- 7 84258 senamidi ja muut vastaavat. Luonnollisestikin tulee ymmärtää, että tämän keksinnön mukaisessa hydroformylointimenetelmässä voidaan myös toivottaessa käyttää lähtöaineina eri olefiinien seoksia. Suositeltavampiin olefiineihin kuuluvat 2. . . 8 hiili-atomia käsittävät alfa-olefiinit ja 4. . .8 hiiliatomia käsittävät sisäiset olefiinit, sekä tällaisten aifaolefiinien lähtöaineina toimivat seokset ja sisäiset olefiinit. Suositeltavimmat lähtöaineina toimivat olefiinit ovat etyleeni, propy-leeni, buteeni-1, buteeni-2 (cis ja/tai trans), isobuteeni sekä näiden lukuisat seokset.

Samoin mitä tahansa tavanomaista, rodium-fosfori-kompleksin muodostamaa katalyyttiä voidaan käyttää, ja tällaiset katalyytit sekä menetelmät niiden valmistamiseksi ovat alalla hyvin tunnettuja. Näihin rodium-fosfori-kompleksin muodostamiin katalyytteihin voivat kuulua kaikki ne rodium-organofosfiini -tai rodium-organofosfiitti-kompleksin muodostamat hydroformy-loinnin katalyytit, joita tähän mennessä on käytetty tällaisissa hydroformylointimenetelmissä. Luonnollisestikin toivottaessa voidaan myös käyttää tällaisten katalyyttien seoksia. Lisäksi on selvää, että tietyssä prosessissa reaktion väliaineessa läsnäolevan kompleksisen katalyytin määrän tulee olla ainoastaan se pienin mahdollinen määrä, jolla saadaan aikaan käytettävä rodiummetallin toivottu pitoisuus, ja joka määrä on vähintään se rodiummetallin katalyyttinen määrä, joka tarvitaan katalysoimaan kyseessä oleva, toivottu hydroformy-lointiprosessi. Yleisesti ottaen suurin piirtein alueella 10. . . 1000 ppm olevien rodiummetallin pitoisuuksien, vapaana metallina laskettuna, tulisi riittää useimpiin hydroformyloin-tiprosesseihin. Yleensä käytetään mieluiten noin 10... 500 ppm rodiumia, ja kaikkein mieluiten noin 25...350 ppm rodiumia vapaana metallina laskettuna.

Kuten edellä on esitetty, tämän keksinnön mukainen hydroformy-lointiprosessi toteutetaan vapaan fosforiligandin, eli sellaisen ligandin, joka ei ole muodostanut kompleksia käytetyn rodiumkompleksin muodostaman katalyytin kanssa, läsnäollessa.

8 84258

Kuitenkin, vaikka yleisesti ottaen onkin suositeltavaa, että tämä vapaa fosforiligandi on sama kuin rodium-fosfori-kompleksin muodostamassa katalyytissä oleva fosforiligandi, ei tämä ole tässä välttämätöntä ja eri ligandeja voidaan käyttää toivottaessa tietyssä prosessissa. Näin ollen, kuten kompleksisen katalyytinkin tapauksessa, mitä tahansa tavanomaista organofosforiligandia voidaan käyttää vapaana ligandina, ja tällaiset ligandit sekä menetelmät niiden valmistamiseksi ovat alalla hyvin tunnettuja. Tällaisia vapaita fosforiligandeja voivat olla mitkä tahansa organofosfiini - tai organofosfiitti-ligandit, joita tähänkin saakka on käytetty tällaisissa hydro-formylointiprosesseissa. Luonnollisestikin myös tällaisten li-gandien seoksia voidaan toivottaessa käyttää. Täten, tämän keksinnön mukainen hydroformylointiprosessi voidaan toteuttaa vapaan fosforiligandin mielivaltaisessa ylimäärässä, toisin sanoen vähintään yksi mooli vapaata fosforiligandia on reaktion väliaineessa läsnäolevaa rodiummetallin moolia kohden. Yleisesti ottaen vapaan fosforiligandin käytetty määrä riippuu pelkästään toivotusta aldehydituotteesta, sekä käytetystä olefiinista ja kompleksisesta katalyytistä. Näin ollen, reaktion väliaineessa läsnäolevan vapaan fosforiligandin määrien, jotka vaihtelevat non 1 moolista noin 300 mooliin, tai enemmän, läsnäolevan rodiumin moolia kohden, tulisi soveltua useimpiin tarkoituksiin. Esimerkiksi, yleisesti ottaen vapaan triaryylifosfiiniligandin, esim. trifenyylifosfiiniligandin suuria määriä, kuten yli 50 tai mieluummin yli 100 moolia vapaata ligandia rodiumin moolia kohden, ollaan mieluiten käytetty tyydyttävän katalyyttisen aktiivisuuden ja/tai katalyytin stabiilisuuden saavuttamiseksi, kun taas muilla fosfo-riligandeilla, esim. alkyyliaryylifosfiineillä ja sykloalkyy-liaryylifosfiineilla, voidaan edesauttaa hyväksyttävän katalyytin stabiilisuuden ja reaktiivisuuden aikaansaamista, niiden hidastamatta liiallisesti tiettyjen olefiinien muuntumista aldehydeiksi, kun reaktion väliaineessa läsnäolevan vapaan ligandin määrä on niinkin pieni kuin 1. . . 100, ja mieluiten 15...60 moolia läsnäolevan rodiumin moolia kohden.

9 84258

Erityisemmin havainnollistavia rodium-fosfori-kompleksin muodostamia katalyyttejä sekä havainnollistavia vapaita fosfori-ligandeja ovat mm. ne, jotka on esitetty US-patenttijulkaisuissa 3 527 809; 4 148 830; 4 283 562; 4 400 548, Eurooppalaisissa patenttihakemuksissa, joiden julkaisunumerot ovat 96986; 96987 ja 96988 (jotka kaikki on julkaistu joulukuun 28. päivänä 1983); PCT-patenttihakemuksessa, julkaisunumero WO 80/01690 (julkaistu elokuun 21. päivänä 1980) sekä US-patentti-julkaisussa 4 599 206. Niihin suositeltaviin ligandeihin ja kompleksisiin katalyytteihin, jotka voidaan mainita, kuuluvat esimerkiksi trifenyylifosfiini-ligandi ja rodium-trifenyyli-fosfiini-kompleksien muodostamat katalyytit, jotka on esitetty US-patenttijulkaisuissa 3 527 809 ja 4 148 830; alkyylifenyyli-fosfiini- ja sykloalkyylifenyylifosfiini-ligandit ja rodium-alkyylifenyylifosfiini- ja rodium-sykloalkyylifenyyli-fosfiini-kompleksien muodostamat katalyytit, jotka on esitetty US-patenttijulkaisussa 4 283 562; sekä diorganofosfiitti-ligan-dit ja rodium-diorganofosfiitti-kompleksin muodostamat katalyytit, jotka on esitetty US-patenttijulkaisussa 4 599 206.

Kuten lisäksi edellä on huomautettu, hydroformylointireaktio toteutetaan korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikon-densaation sivutuotteiden läsnäollessa. Ohessa käyttökelpoisten, tällaisten jatkuvien hydroformylointireaktioiden luonteeseen kuuluu se, että niissä syntyy tällaisia korkeammassa lämpötilassa kiehuvia aldehydin sivutuotteita (esim. dimeere-jä, trimeerejä ja tetrameerejä) in situ tämän hydroformyloin-tiprosessin aikana, mikä esitetään täydellisemmin esim. US-patentti julkaisuissa 4 148 830 ja 4 247 486. Tällaiset aldehydin sivutuotteet toimivat erinomaisina kantajina nestemäistä katalyyttiä kierrättävissä prosesseissa. Todellakin on niin, että vaikka toivottaessa voidaankin käyttää mitä tahansa sopivaa liuotinta jatkuvan prosessin käynnistämiseen (suositeltavia, toivottuja aldehydituotteita vastaavat aldehydiyhdisteet), sisältää pääasiallinen liuotin kuitenkin tavallisesti mahdollisesti sekä aldehydituotteet että korkeammassa lämpö- 10 84258 tilassa kiehuvat aldehydikondensaation sivutuotteet, mikä johtuu tällaisten jatkuvien prosessien luonteesta. Luonnollisestikin aldehydikondensaation sivutuotteita voidaan myös toivottaessa muodostaa edeltä käsin ja käyttää vastaavasti. Luonnollisesti on myös selvää, että reaktion väliaineessa läsnäolevien, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydin sivutuotteiden määrä voi vaihdella laajalla alueella, ja sitä säätelee tavallisesti ainoastaan laitteiston asettamat rajoitteet sekä tuotettava erityinen aldehydituote. Esimerkiksi alussa hydroformylointireaktio voidaan suorittaa korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden puuttuessa tai näiden pienten määrien läsnäollessa, jotka määrät toimivat rodium-kompleksin muodostaman katalyytin liuottimina, tai reaktion voidaan antaa tapahtua siten, että tällaisia kondensaation sivutuotteita on läsnä liuottimessa yli 70 painoprosenttia, tai jopa 90 painoprosenttia ja sen ylikin, perustuen nestemäisen väliaineen kokonaispainoon. Yleisesti ottaen suurin piirtein alueella 1: 4. . . 4: 1 olevan, aldehydin ja korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden välisen painosuhteen tulisi olla riittävä useimpiin tarkoituksiin. Samoin tulisi ymmärtää, että myös pieniä määriä muita tavanomaisia orgaanisia liuottimia voi olla samanaikaisesti läsnä, mikäli näin toivotaan.

Edellä yleisesti esitetty, että hydroformylointireaktion olosuhteet voivat vaihdella laajalla alueella, mutta kuitenkin on suositeltavaa, että prosessi tapahtuu alle noin 1500 psia (n. 103, 421 bar), ja mieluiten alle noin 500 psia (n. 34, 473 bar) olevassa vedyn, hiilimonoksidin ja olefiinisen tyydyttymättö-män, lähtöaineena toimivan yhdisteen yhteisessä kokonaiskaa-sunpaineessa. Reagoivien aineiden pienin kokonaispaine ei ole erityisen kriittinen, ja sitä rajoittaa pääasiassa ainoastaan reagoivien aineiden se määrä, joka on välttämätön reaktion tietyn nopeuden saavuttamiseksi. Erityisemmin hiilimonoksidin osapaine tämän keksinnön mukaisessa hydroformylointiprosessis-sa on mieluiten noin 1...120 psia (n. 0,069...8, 274 bar), ja kaikkein mieluiten noin 3...90 psia (n. 0, 207...6,205 bar), Π 84258 kun taas vedyn osapaine on mieluiten noin 15. . . 160 psia (n.

1, 034. . . 11, 032 bar) ja kaikkein mieluiten noin 30. . . 100 psia (n. 2,068...6,895 bar). Yleisesti ottaen kaasumaisen vedyn ja hiilimonoksidin välinen moolisuhde, Ha: CO, voi vaihdella alueella noin 1: 10... 100: 1, tai tämän yli, mutta vedyn ja hiilimonoksidin välinen moolisuhde on kuitenkin noin 1:1... 10: 1.

Edelleen, kuten edellä on esitetty, tämän keksinnön mukaisen hydroformylointiprosessin voidaan antaa tapahtua noin 50... 200 'C olevissa reaktiolämpötiloissa. Kuitenkin yleisesti ottaen hydroformyloinnit, joiden reaktiolämpötilat ovat noin 70...120 * C, ja mieluiten noin 90...110 * C, ovat suositeltavia useimmantyyppisille olefiinisille lähtöaineille.

Kuten ohessa esitetään, tämän keksinnön mukaiseen hydroformy-lointiprosessiin kuuluu jatkuvatoiminen, nestemäistä katalyyttiä kierrättävä järjestelmä, missä osa aldehydituotteen, liukoiseksi muuttuneen rodium-fosfori-kompleksin muodostaman katalyytin, vapaata fosforiligandia ja korkeammassa lämpötilassa kiehuvia aldehydikondensaation sivutuotteita sisältävästä nestemäisestä reagoineesta aldehydituotteen liuoksesta poistetaan reaktorista, ja missä toivottu aldehydituote erotetaan höyrystämällä tai tislaamalla yhdessä tai useammassa vaiheessa normaalissa, alennetussa tai korotetussa paineessa, nestemäisestä reaktioliuoksesta, tiivistetään ja kerätään tuotesäiliöön, ja puhdistetaan edelleen toivottaessa, ja jäljelle jäävä höyrystymätön, katalyytin sisältävä nestemäinen reagoinut tuoteliuos kierrätetään takaisin reaktoriin. Tämäntyyppiset jatkuvat hydroformylointijärjestelmät sekä menetelmät niiden toteuttamiseksi ovat alalla hyvin tunnettuja, joten niitä ei tarvitse ohessa esittää yksityiskohtaisesti. Yleisesti ottaen, höyrystetty aldehydituote erotetaan nesteestä millä tahansa sopivalla kaasu-neste-erottimella, missä höyrystetty aldehydin muodostama tuotevirta saadaan erottimen huipusta ja jäljelle jäävä, höyrystymätön nestemäinen, katalyytit sisältävä reagoinut tuoteliuos otetaan talteen erottimen pohjalta ja kierrätetään takaisin reaktiojärjestelmään. Aldehydi- 12 84258 tuotteen höyrystäminen voidaan suorittaa mitä tahansa tavanomaista tapaa käyttäen. Mieluiten käytetään haihdutinta tai höyrystintä, joissa tarvittava viipymäaika on riittävän lyhyt, jotta reaktiotuotteen virrassa läsnäolevan, lämpöherkän rodium-fosfori-kompleksin muodostaman katalyytin mahdollinen hajoaminen saataisiin vältetyksi tai ainakin minimoiduksi. Tällaisella laitteella on mahdollista höyrystää aldehydituote korkeissa lämpötiloissa muutamassa minuutissa tai mieluiten muutamassa sekunnissa, jolloin kaikki lämpöherkkään katalyyttiin vaikuttavat haitat saadaan minimoitua. Yleisesti ottaen nämä höyrystymislämpötilat voivat olla niinkin korkeita kuin 150 * C tai enemmän, vaikkakin yleisesti ottaen käytetään mieluiten lämpötiloja, jotka ovat alle 150 ‘ C, mikäli mahdollista. Sopivia haihduttimia ovat mm. kaivohaihdutin, ohutkalvo-haihdutin, pyyhkäisykalvohaihdutin, raavintapintatyyppinen haihdutin ja muut vastaavat, jolloin käytännössä käytetään kuitenkin mieluiten kalvohaihdutinta. Höyrystetty aldehydi-tuote voidaan erottaa jäljelle jääneestä höyrystymättömästä nestemäisestä, katalyytin sisältävästä reaktiotuotteen liuoksesta teknisesti pitkälle kehitetyillä ja kalliilla kaasu-neste-erottimilla, mutta kuitenkin kaupallisissa sovellutuksissa käytetään tavallisesti mieluummin yksinkertaista ja vaivatonta, pidätinosalla varustettua erotinta, missä aldehy-dituotteen höyryvirta poistuu erottimen huipusta toivotun aldehydituotteen mahdollista talteenottamista varten. Edelleen on tavallista johtaa aldehydituotteen höyryvirta pisaraloukun, jossa on sumunpoistin, läpi, jotta kaikki näin poistetun höy-ryvirran mukana kulkeutunut neste saataisiin palautettua erot-timeen. Tämän jälkeen jäljelle jäänyt, höyrystymätön nestemäinen, katalyytin sisältävä reaktiotuotteen liuos otetaan yksinkertaisesti talteen erottimen pohjalta ja kierrätetään takaisin reaktiojärjestelmään sen jälkeen, kun kierrätettävä neste on johdettu jäähdyttimen, kuten kalvojäähdyttimen, läpi, mikäli toivotaan, ja/tai toivottaessa jonkin muun puhdistus -vaiheen tai katalyytin regenerointitoimenpiteen kautta. Lisäksi tulee ymmärtää, että toivottaessa tämän keksinnön mukainen hydroformylointiprosessi voi myös käsittää mitä tahansa muita sellaisia tavanomaisia jatkojalostustoimenpiteitä, jotka eivät i3 84258 vaikuta haitallisesti tämän keksinnön uutuuteen, kuten esim. keveiden komponenttien, kuten reagoimattoman olefiinin, alkaa-nien, hiilimonoksidin, vedyn ja muiden vastaavien tasapaino-tislaaminen nestemäisestä reaktiotuotteen liuoksesta ennen toivotun aldehydituotteen höyrystämistä.

Nyt on todettu, että tällaisia edellä esitettyjä jatkuvia, nestemäistä katalyyttiä kierrättäviä hydroformylointiprosesse-ja voidaan parantaa siten, että tällaisissa prosesseissa höy-rystetyn aldehydin tuotevirran sisältämä fosforiligandi erotetaan selektiivisesti ja otetaan talteen, koska se muussa tapauksessa saattaisi joutua hukkaan höyrystetyn aldehydituotteen mukana, höyrystämisestä johtuen. Lisäksi tämän keksinnön mukainen parantava toimenpide voidaan toteuttaa siten, että höyrystetty aldehydituotteen virta saatetaan huolellisesti kosketuksiin dispergoidun nesteen kanssa, jonka nesteen kiehumispiste on alhaisempi kuin myös mainitun virran sisältämien, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden kiehumispiste, jolloin mainitun aldehydituotteen virran sisältämä höyrystynyt fosforiligandi tiivistyy nestemäisiksi fosforiligandin muodostamiksi pisaroiksi, jonka jälkeen mainittu tiivistynyt nestemäinen fosforiligandi otetaan talteen aldehydituotteen höyryvirrasta.

Kuten edellä on huomautettu, reaktorista poistetun aldehydituotteen liuoksen sisältämästä nestemäisestä katalyytistä erotettu, höyrystetty aldehydituote käsittää pääasiassa höyrystyneen aldehydituotteen, höyrystyneen fosforiligandin ja höyrystyneet, korkeammassa lämpötilassa kiehuvat, aldehydikondensaation sivutuotteet, ja mainitun höyrystetyn tuotevirran sisältämien ligandien ja sivutuotteiden pitoisuuden riippuessa pääasiassa nestemäisessä tuotteessa, josta mainittu höyrystetty tuotevirta on erotettu, läsnäolevan ligandin ja sivutuotteiden määrästä. Luonnollisestikin tulee ymmärtää, että mainittu höyrystetty aldehydituotteen virta saattaa myös sisältää pieniä määriä höyrystyneitä keveitä komponentteja sekä reagoi- u 84258 matonta olefiinia, alkaaneja, hiilimonoksidia, vetyä ja muita vastaavia, mikä ei vaikuta tämän keksinnön luonteeseen.

Tämän hakemuksen hakijat ovat todenneet, että saattamalla höyrystetty aldehydituotteen virta huolelliseen kosketukseen sopivan dispergoidun nesteen kanssa, sen sisältämä höyrystynyt fosforiligandi ei ainoastaan tiivisty taiteensaataviksi neste-pisaroiksi, vaan säätämällä käytetyn dispergoidun nesteen määrää näin erotetun fosforiligandin prosenttinen osuus voidaan myös valita selektiivisesti huomattavasti korkeammaksi kuin samoin tiivistettyjen ja mainitusta höyrystetystä aldehydi tuotteen virrasta erotettujen, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydin sivutuotteiden prosenttinen osuus. Täten kohteena oleva, tämän keksinnön mukainen parannus on sikäli ainutlaatuinen, että se mahdollistaa höyrystetyn aldehydituotteen virran sisältämän fosforiligandin selektiivisen erottamisen ja talteenoton, samalla kuitenkin minimoiden myös täten samalla toimenpiteellä erotettujen ja talteenotettujen, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydin sivutuotteiden määrän.

Keksinnössä ei pyritä pitäytymään mihinkään täsmälliseen teoriaan, mutta selityksenä voidaan esittää, että höyrystetyn aldehydituotteen virran sisältämän höyrystyneen fosforiligan-din tiivistyminen tapahtuu, kun suurin piirtein kastepisteessä oleva höyrystetty aldehydituotteen virta joutuu kosketuksiin dispergoidun nesteen pisaroiden kanssa, jolloin dispergoidun nesteen pisarat höyrystyvät kokonaan tai vähintään osittain lähes välittömästi, mikä saa aikaan aldehydituotteen höyryvir-ran jäähtymisen kastepisteensä alapuolelle, aiheuttaen täten mainitun höyryvirran raskaampien komponenttien, joita ovat fosforiligandi sekä korkeammassa lämpötilassa kiehuvat aldehy-dikondensaation sivutuotteet, tiivistymisen mainitusta ligan-dista ja mainitusta sivutuotteesta muodostuviksi pisaroiksi, jotka voidaan ottaa helposti talteen mitä tahansa asianmukaista tapaa käyttäen. Lisäksi ajatellaan, että tämä kohteena oleva, höyrystyneen ligandin ja sivutuotteiden tiivistämistoi- ,, 84258

1 D

menpide saattaa myös aiheuttaa mainitussa aldehydituotteen höyryvirrassa olevan, ensin sen mukana kulkeutuneen nestemäisen fosforiligandin ja/tai korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden kasautumisen suuremmiksi ja helpommin erotettaviksi nestepisaroiksi.

Näin ollen tässä keksinnössä käytetty dispergoitu neste voi olla mitä tahansa sellaista sopivaa nestettä, joka höyrystyy täydellisesti tai vähintään osittain höyrystetyn aldehydituotteen virran kastepisteessä, kun se saatetaan huolellisesti kosketuksiin (sekoitetaan) sen kanssa. Luonnollisestikin tulee ymmärtää, että tämän dispergoidun nesteen tulisi sopia yhteen sekä aldehydituotteen että sen katalyyttiliuoksen kanssa, josta liuoksesta aldehydin höyryvirta on erotettu, jotta se ei vaikuttaisi mitenkään haitallisesti aldehydituotteeseen tai katalyyttiliuokseen, mikäli näin talteenotettu ligandi ja sivutuotteet aiotaan palauttaa reaktorijärjestelmään. Samoin suositeltavan nesteen tulisi olla puhtaudeltaan sellaista, ettei se likaa käytettyä dispergointilaitetta tai toivotun fosforiligandin talteenottamiseksi käytettyä erotinta. Edelleen on suositeltavaa, että dispergoidun nesteen haihtuvuus höyrystetyn aldehydituotteen virrassa, jonka kanssa se saatetaan kosketuksiin, on riittävää, jolloin mikäli se palautetaan reaktorijärjestelmään, se ei keräänny katalyyttiliuokseen sellaisiksi pitoisuuksiksi, että se vaikuttaisi haitallisesti katalyyttiin tai sen suorituskykyyn prosessissa, jolloin se vaatisi erillisen poistamisvaiheensa.

Havainnollistavia esimerkkejä tällaisista dispergoiduista nesteistä ovat aldehydit, jotka käsittävät 3. . . 20 ja mieluummin 3. . . 8 hiiliatomia, alkoholit, jotka käsittävät 3. . . 20 ja mieluummin 3...8 hiiliatomia, vesi ja muut vastaavat. Luonnollisestikin yhden tai useamman tällaisen nesteen seoksia voidaan myös käyttää toivottaessa. Näitä nesteitä ovat mieluiten kyseisen hydroformylointiprosessin tuotteena oleva aldehydi sekä tätä tuotetta vastaavat alkoholit, jolloin kuitenkin tuotteena olevat aldehydit ovat kaikkein suositeltavimpia 16 84258 dispergoituja nesteitä. Esimerkiksi valmistettaessa propioni-aldehydiä, butyraldehydiä ja valeraldehydiä kaikkein suositeltavin dispergoitu neste olisi propionaldehydi, butyraldehydi ja valeraldehydi, vastaavasti. Luonnollisestikin tulisi ymmärtää, että koska C- ja sitä korkeampien olefiinien hydrofor-mylointiprosessit tuottavat aldehydien seoksia, esim. propy-leeni hydroformyloituu n-butyraldehydin ja isobutyraldehydin seokseksi, on dispergointiliuoksena käytetty tuotealdehydi myös tavallisesti aldehydien muodostama seos, vaikkakin toivottaessa voitaisiin myös käyttää yksittäisiä, tuotteen muodostavan aldehydin tyyppisiä aldehydejä. Sama pätee tällaisia tuotteen muodostavia aldehydejä vastaaviin alkoholeihin, kun niitä käytetään dispergoivina nesteinä. Yleensä on suosittua käyttää dispergoivana nesteenä hydroformylointiprosessista lopullisesti saatua ja puhdistettua aldehydituotetta, koska se toimii dispergointiliuoksen helposti lähestyttävänä ja yksinkertaisena lähteenä, ja tällä nesteellä ei liene minkäänlaisia haitallisia vaikutuksia hydroformylointiprosessiin.

Nesteen dispergoiminen tässä keksinnössä käytetyn dispergoidun nesteen saamiseksi, joka neste on tarkoitus saattaa kosketuksiin höyrystetyn aldehydituotteen virran kanssa, voidaan toteuttaa usealla eri laitteella, jotka tuottavat nestepisaroi-ta, koska nestepisaroiden koko ei ole tässä keksinnössä kriittinen. Esimerkkeinä tällaisista laitteista mainittakoon sumu-tinsuuttimet, ruiskusuuttimet, roiskelevyt, suutinaukot tai muut samankaltaiset laitteet. Tämä laite on voitu suunnitella monen eri muotoiseksi, jolloin sen toiminnan tavoitteena on saada aikaan dispergoidun nesteen ja höyrystetyn aldehydituotteen virran joutuminen keskenään kosketuksiin tai sekoittuminen keskenään, sen jälkeen, kun höyrystetty aldehydituotteen virta on erotettu nestemäisestä katalyytin sisältävästä aldehydin tuoteliuoksesta. Yleensä suositaan sellaista putkistoon tai astiaan kytkettyä ruiskusuutinta, joka tuottaa pisarasuih-kun, jonka läpi aldehydituotteen virran annetaan virrata, täten saattaen dispergoitu neste ja aldehydituotteen höyryvir-ta huolelliseen kosketukseen toistensa kanssa tai sekoittumaan i7 84258 toisiinsa. Lisäksi vaikka dispergoitavan nesteen dispergointi voidaankin suorittaa sisäänvirtaavan aldehydituotteen höyry-virran suhteen myötävirtaan, vastavirtaan tai poikkivirtaan, on kuitenkin suosittua käyttää putkilinjassa sellaista ruis-kusuutinta, joka kuljettaa höyrystetyn aldehydituotteen virran erottimesta, jossa mainittu virta erotetaan nestemäisestä, katalyytin sisältävästä aldehydituotteen liuoksesta, joka suutin on sijoitettu siten, että dispergoidun nesteen pisarat liikkuvat vastavirtaan tulevan höyryvirran suhteen. Luonnollisesti tulisi ymmärtää, että toivottaessa voidaan käyttää useampaa kuin yhtä tällaista ruiskusuutinta. Lisäksi, vaikka käytetyn ruiskusuuttimen erityinen muotoilu ei olekaan kriittinen, on se kuitenkin mielellään sellainen, jossa höyrystetyn aldehydituotteen virran kanssa kosketuksiin joutuvan dispergoidun nesteen määrää voidaan helposti säätää. Lisäksi höyrystetyn aldehydituotteen virran kanssa kosketuksiin saatettavan dispergoitujen nestepisaroiden nesteen lämpötila ei ole kriittinen. Tämän dispergoidun nesteen lämpötila vaikuttaa ainoastaan vähän fosforiligandiin ja korkeammassa lämpötilassa kiehuviin aldehydikondensaation sivutuotteisiin, koska pääasiallinen vaikutus alennettaessa höyryn lämpötilaa saattamalla se kosketuksiin dispergoidun nesteen kanssa, on jäähtyminen, mikä tapahtuu dispergoidun nesteen tai sen osan höyrystyessä. Näin ollen useimpiin tarkoituksiin riittänee noin 20. . . 80 ' C olevat dispergoidun nesteen lämpötilat.

Tämän jälkeen pisaroina saatava tiivistynyt fosforiligandi ja tiivistyneet, korkeammassa lämpötilassa kiehuvat aldehydikondensaation sivutuotteet voidaan erottaa ja ottaa talteen jäljelle jääneestä höyrystetystä tuotevirrasta millä tahansa sopivalla kaasu-neste-erottimella, kuitenkin mieluummin sellaisella erottimella, jossa liikkuvan faasin (neste) nopeus on alennettu siten, että höyryn ja nesteen erottuminen tapahtuu painovoiman avulla, kuten esim. iskuläppäerottimessa. Lisäksi käytettäessä tällaista ensimmäistä erotinlaitetta on suositeltavaa käyttää talteenottojärjestelmää mahdollisimman täydellisesti hyväksi käyttämällä erottimessa myös pisaraloukkua 18 84258 alkuperäisen painovoiman avulla toimivan erotinlaitteen lisäksi, jolloin talteenottojärjestelmän kokonaisteho kasvaa. Esimerkiksi aldehydituotteen höyrystämismenetelmä saattaa myös johtaa katalyyttiliuoksen tietyn, menetelmästä aiheutuvan määrän mukanakulkeutumiseen, ja tämän keksinnön mukainen menetelmä, missä dispergoitu neste saatetaan kosketuksiin höyrys-tetyn aldehydituotteen virran kanssa, saattaa aiheuttaa höy-rymäisen tuotevirran mukana kulkeutuneiden pisaroiden kerääntymisen suuremmiksi pisaroiksi. Näin ollen tällainen pisaraero-tin on alkuperäisen erotinlaitteen olennainen täydennys, jolloin höyryn ja nesteen erottumisen tehokkuus kasvaa, ja tavallisesti suositaan sumunpoistajalla ja kynttiläsuodattimella varustetun pisaraerottimen käyttöä. Sen tehtävänä on kerätä kaikki höyryvirtaan jäljelle jääneet nestepisarat. Luonnollisesti tässä keksinnössä voidaan myös toivottaessa käyttää mitä tahansa muuta tavanomaista pisaranerotinta tai niiden yhdistelmää, joissa erottimissa sovelletaan esimerkiksi tavallisia erilaisia mekanismeja, kuten painovoimaa, hitausiskeytymistä, pidättymistä, sentrifugaalivoimaa, Brownin liikettä ja muita vastaavia.

Tämän jälkeen höyrystetty aldehydituote, joka on täten erotettu tiivistyneestä nestemäisestä fosforiligandista sekä tiivistyneistä nestemäisistä, korkeammassa lämpötilassa kiehuvista aldehydikondensaation sivutuotteista, voidaan poistaa erottimen huipusta ja ottaa talteen jollakin tavanomaisella tavalla. Toivottaessa mainittu talteenotettu aldehydituote voidaan jopa puhdistaa edelleen jollakin tavanomaisella tavalla, kuten tiivistämällä ja uudelleentislaamalla. On kuitenkin tärkeää huomata, että toivotun aldehydituotteen kaikkinaisen jatkopuhdistamisen tulisi nyt olla tehokkaampaa ja täydellisempää tämän keksinnön mukaisen parannuksen tuloksena.

Tämän jälkeen käytetyn erottimen pohjalta saatava tiivistynyt nestemäinen fosforiligandi ja tiivistyneet nestemäiset, korkeammassa lämpötilassa kiehuvat aldehydikondensaation sivutuotteet voidaan ottaa talteen millä tahansa toivotulla taval- i9 84258 la. Tavallisesti tämä tiivistynyt nestemäinen fosforiligandi ja tiivistyneet nestemäiset, korkeammassa lämpötilassa kiehuvat aldehydikondensaation sivutuotteet kierrätetään mieluiten suoraan takaisin siihen erottimeen, jota käytettiin höyrys-tettyjen aldehydituotteiden erottamiseen höyrystymättömän nestemäisen katalyytin sisältävästä tuoteliuoksesta, joka kierrätetään takaisin reaktiojärjestelmään, jotta hydroformyloin-tiprosessissa käytetyn arvokkaan fosforiligandin hävikki saataisiin mahdollisimman pieneksi.

Tarkastelun kohteena olevassa keksinnössä ollaan ainutlaatuisella tavalla todettu, että säätämällä käytetyn dispergoidun nesteen määrää höyrystetyn aldehydituotteen virrasta tiivistetyn ja erotetun fosforiligandin prosenttista osuutta voidaan kohottaa selektiivisesti, samanaikaisesti pitäen täten tiivistettyjen ja erotettujen, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden prosenttista osuutta mahdollisimman pienenä. Lisäksi talteenotetun fosforiligandin määrä suhteessa talteenotettujen, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden määrään riippuu suhteellisesta haihtuvuudesta, toisin sanoen korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden höyrynpaineen ja kyseisen fosforiligandin höyrynpaineen välisestä suhteesta (mikä saadaan jakamalla tällaisten aldehydikondensaation sivutuotteiden höyrynpaine fosforiligandin höyry npaineella ) sekä kummankin suhteellisista pitoisuuksista höyrystetyssä aldehydituotteen virrassa. Korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden ja fosforiligandin välinen, tämän keksinnön mukainen suhteellinen haihtuvuus voi olla suurin piirtein alueella 10...5000.

Esimerkiksi kuten oheisista, tietokoneen avulla saaduista esimerkeistä nähdään, mitä korkeampi korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden suhteellinen haihtuvuus kyseessä olevaan fosforiligandiin verrattuna on, sitä korkeampi on talteenotetun fosforiligandin prosenttisen osuuden suhde talteenotettujen, korkeammassa lämpötilassa 20 8 4 2 5 8 kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden prosenttiseen osuuteen. Lisäksi, mitä alhaisempi on se dispergoidun nesteen määrä, joka käytettiin höyrystetyn aldehydituotteen virran tiettyä virtausnopeutta kohden (esim. paunaa (kg) dispergoitua nestettä aldehydituotteen höyryvirran 1000 paunaa (1000 kg) kohden) sitä korkeampi on talteenotetun fosforiligandin prosenttisen osuuden suhde talteenotettu]en, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden prosenttiseen osuuteen.

Näin ollen höyrystetyn aldehydituotteen virran kanssa kosketuksiin saatetun dispergoidun nesteen määrän säätämisellä saadaan aikaan laaja liikkuma-alue prosessissa, koska tällöin talteenotetun fosforiligandin ja talteenotettujen, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden väliset prosenttisten osuuksien suhteet ovat laajalla alueella, mikä tekee tarkastelun kohteena olevan keksinnön sovittamisen mihin tahansa toivottuun tilanteeseen mahdolliseksi. Esimerkiksi sellaisessa hydroformylointiprosessissa, missä järjestelmässä läsnä olevan vapaan fosforiligandin määrä on pieni, esim. vähemmän kuin 70 moolia ligandia yhtä rodium-moolia kohden, ja missä on toivottavaa säilyttää korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden alhainen pitoisuus, esim. noin 0, 25. . . 2 paino-prosenttia reaktiotuotteen liuoksessa, tarkastelun kohteena oleva keksintö huolehtii siitä, että tämän ligandin hävikki pidetään mahdollisimman pienenenä sinä aikana, kun aldehydituote höyrystetään ja erotetaan reaktiotuotteen liuoksesta siten, että höyrystetyn aldehydituotteen virran mahdollisesti sisältämästä fosfori-ligandista otetaan selektiivisesti talteen ja kierrätetään takaisin järjestelmään suuri prosenttinen osuus, pitäen kuitenkin samanaikaisesti korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden, joita höyrystetty alde-hydituotteen virta myös mahdollisesti sisältää, prosenttinen osuus mahdollisimman pienenä, mikä virta otetaan myös talteen ja kierrätetään takaisin täten talteenotetun ja takaisinkier-rätettävän fosforiligandin kanssa, jolloin siis myös korkeam- 2i 84258 massa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden epätoivotun järjestelmään keräytymisen estäminen helpottuu.

Täten yllättävästi dispergoitua nestettä tarvitaan pienempiä määriä suurempien, talteenotetun fosforiligandin prosenttisen osuuden ja taiteenotettujen, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden prosenttisen osuuden välisten suhteiden saavuttamiseen, mikäli korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden ja fosforiligandin välinen suhteellinen haihtuvuus fosforiligan-diin verrattuna on alhainen.

Yleensä käytetään mieluiten sellaista dispergoidun nesteen määrää, joka riittää siihen, että saatava, tämän keksinnön mukaisella parannetulla menetelmällä täten höyrystetystä alde-hydituotteen virrasta erotetun fosforiligandin prosenttinen osuus on vähintään 1,2 ja mieluiten vähintään 1, 5-kertaa suurempi kuin myös täten erotettujen, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden prosenttinen osuus. Luonnollisestikin tulee ymmärtää, että vaikka todellisissa käytännön sovellutuksissa saavutettavat edut eivät tavallisesti olekaan yhtä suuret kuin oheisissa, tietokoneella aikaansaaduissa esimerkeissä, ja vaikka toivottujen parhaimpien tulosten saavuttamiseen liittyvien optimaalisten parametrien ja muuttujien valinta riippuukin tarkastelun kohteena olevan parannetun prosessin käytöstä saaduista kokemuksista, tulisi kuitenkin ainoastaan tiettyjen vähäisten kokeilutoimen-piteiden riittää tietyssä tilanteessa toivottujen optimaalisten tulosten saavuttamiseksi. Esimerkiksi tavallisesti dispergoitua nestettä käytetään mieluummin noin 5. . . 60 paunaa (n.

2,27...27, 22 kg) tunnissa, ja mieluiten noin 10...40 paunaa (n. 4,53...18,14 kg) tunnissa höyrystetyn aldehydituotteen virran noin 1000 paunaa (n. 453,6 kg) tunnissa olevaa virtausnopeutta kohden, sillä useimmissa tapauksissa tällä määrällä pitäisi saavuttaa riittävän korkea talteenotetun fosforiligandin prosenttisen osuuden ja taiteenotettujen, korkeammassa läm- pötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden pro senttisen osuuden välinen suhde.

22 84258

Lisäksi edelleen tulisi ymmärtää, että toivottaessa tämän keksinnön mukainen parannettu menetelmä, joka käsittää höyrys-tetyn aldehydituotteen virran saattamisen kosketuksiin disper-goidun nesteen kanssa, tämän virran sisältämän fosforiligandin selektiiviseksi erottamiseksi ja talteenottamiseksi, verrattaessa korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden myötävirtaan tapahtuvaan erottamiseen ja talteenottamiseen, voitaisiin myös toivottaessa toteuttaa kaasumaisella aldehydituotteen virralla, sen poistuessa kaasua kierrättävän hydroformylointiprosessin reaktorista, samanlaisten edullisten tulosten saavuttamiseksi.

Seuraavat esimerkit havainnollistavat tätä keksintöä eikä niitä tule pitää tätä keksintöä rajoittavina. Tulee ymmärtää, että ohessa ja liitteenä olevissa patenttivaatimuksissa mainitut osuudet, prosenttiset osuudet ja suhteet perustuvat painoihin, mikäli toisin ei esitetä.

Esimerkit 1. . . 6 Tässä esimerkissä suoritettiin (laskettiin) tietokoneen avulla koesarja, joka käsitti erilaisia höyryvirtoja, jotka sisälsivät 97, 7 paino-% propionaldehydiä, 0, 5 paino-% korkeammassa lämpötilassa kiehuvia aldehydikondensaation sivutuotteita sekä eri määriä (ppm) erilaisia fosforiligandeja, lopun muodostuessa keveistä komponenteista, kuten reagoimattomasta olefiinis-ta, alkaanista, vedystä ja hiilimonoksidista, ja näissä kokeissa mainitut virrat saatettiin kosketuksiin dispergoituna nesteenä toimivan propionaldehydin (40 *C) kanssa kastepisteis-sään ruiskusuuttimella, jolloin höyrystetyn aldehydituotteen virran 1000 paunaa/tunti (n. 453,6 kg/h) olevaa virtaus nopeutta kohden käytetyn nestemäisen propionaldehydin tunnissa kulunut määrä vaihteli. Höyrystetystä aldehydituotteen virrasta erotettavien ja talteenotettavien, korkeammassa lämpötilas- 23 84258 sa kiehuvien aldehydin sivutuotteiden ja käytetyn fosfori-ligandin välinen laskettu suhteellinen haihtuvuus sekä mainitun höyryvirran sisältämän fosforiligandin laskettu prosenttinen paino-osuus verrattuna mainitun virran sisältämien, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden laskettuun prosenttiseen paino-osuuteen on esitetty alla olevassa taulukossa I.

Taulukko I

Käyte- Höyry- Suht. Erote- Erotetun alde-

Esim. Ligan- tyn nes- virran haih- tun li- hydikondens.

nro di teen kaste- tu- gandin sivutuotteen määrä1 piste vuus2 osuus osuus,

Ib *C paino-% paino-% (n. kg) 1 PDPP* 15 (6,8) 117 148 55 2 2 PDPP* 50 (22,7) 117 148 98 45 3 CHDPP* * 10 (4,5) 115 260 49 1 4 CHDPP** 40 (18,1) 115 260 98 40 5 TPP*** 10 (4, 5) 133 1730 44 0,1 6 TPP*** so (22, 7) 133 1730 96 0,5 1 Höyrystetyn aldehydituotteen virran 1000 paunaa/tunti (n. 454 kg/h) olevaa virtausnopeutta kohden käytetyn nesteen määrä, paunaa.

2 Aldehydikondensaation sivutuotteiden ja käytetyn ligandin välinen suhteellinen haihtuvuus.

* PDPP = propyylidifenyylifosfiini (100 ppm) ** CHDPP = sykloheksyylidifenyylifosfiini (50 ppm) *** TPP = tri fenyylifosfiini (30 ppm)

Esimerkit 7. . . 10 Tässä esimerkissä suoritettiin (laskettiin) tietokoneen avulla koesarja, joka käsitti erilaisia höyryvirtoja, jotka sisälsivät 87,6 paino-% butyraldehydiä, 0, 3 paino-% korkeammassa lämpötilassa kiehuvia aldehydikondensaation sivutuotteita sekä vaihtelevia määriä (ppm) eri fosforiligandeja, loppuosan muo- 24 8 4 2 5 8 dostuessa keveistä komponenteista, kuten reagoimattomasta olefiinista, alkaanista, vedystä ja hiilimonoksidista, ja näissä kokeissa mainitut virrat saatettiin kosketuksiin kaste-pisteissään dispergoidun nestemäisen butyraldehydin (40 *C) kanssa ruiskusuuttimen avulla, jolloin höyrystetyn aldehydi-tuotteen virran 1000 paunaa/tunti (n. 454 kg/h) olevaa virtaus nopeutta kohden käytetyn nestemäisen butyraldehydin tunnissa kulunut määrä vaihteli. Höyrystetystä aldehydituotteen virrasta erotettavien ja talteenotettavien, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydin sivutuotteiden ja käytetyn fosfo-riligandin välinen laskettu suhteellinen haihtuvuus sekä mainitun höyryvirran sisältämän fosforiligandin laskettu prosenttinen paino-osuus verrattuna mainitun virran sisältämien, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden laskettuun prosenttiseen paino-osuuteen, on esitetty alla olevassa taulukossa 2.

Taulukko 2 Käyte- Höyry- Suht. Erote- Erotetun alde-

Esim. Ligan- tyn nes- virran haih- tun li- hydikondens.

nro di teen kaste- tu- gandin sivutuotteen määrä* piste vuus^ osuus osuus,

Ib *C paino-% paino-% (n. kg) 7 PDPP* 10 (4, 5) 146 224 32 0,2 8 PDPP* 60 (27,2) 146 224 93 2 9 TPP** 10 (4, 5) 138 375 38 0,2 10 TPP** 60 (27,2) 138 375 99 3 1 Höyrystetyn aldehydituotteen virran 1000 paunaa/tunti (n. 454 kg/h) olevaa virtausnopeutta kohden käytetyn nesteen määrä, paunaa.

2 Aldehydikondensaation sivutuotteiden ja käytetyn ligandin välinen suhteellinen haihtuvuus.

* PDPP = propyylidifenyylifosfiini (125 ppm) ** TPP = trifenyylifosfiini (50 ppm) 25 84258

Esimerkit 11...16 Tässä esimerkissä suoritettiin (laskettiin) tietokoneen avulla koesarja, joka käsitti erilaisia höyryvirtoja, jotka sisälsivät 91,8 paino-% valeraldehydiä, 0, 5 paino-% korkeammassa lämpötilassa kiehuvia aldehydikondensaation sivutuotteita sekä vaihtelevia määriä (ppm) eri fosforiligandeja, loppuosan muodostuessa keveistä komponenteista, kuten reagoimattomasta olefiinista, alkaanista, vedystä ja hiilimonoksidista, ja näissä kokeissa mainitut virrat saatettiin kastepisteissään kosketuksiin dispergoidun nestemäisen valeraldehydin (40 *C) kanssa ruiskusuuttimen avulla, jolloin höyrystetyn aldehydi-tuotteen virran 1000 paunaa/tunti (n. 454 kg/h) olevaa virtausnopeutta kohden käytetyn nestemäisen valeraldehydin tunnissa kulunut määrä vaihteli. Höyrystetystä aldehydituotteen virrasta erotettavien ja talteenotettavien, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydin sivutuotteiden ja käytetyn fos-foriligandin välinen laskettu suhteellinen haihtuvuus sekä mainitun höyryvirran sisältämän fosforiligandin laskettu prosenttinen paino-osuus verrattuna mainitun virran sisältämien korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden laskettuun prosenttiseen paino-osuuteen, on esitetty alla olevassa taulukossa 3.

Taulukko 3 Käyte- Höyry- Suht. Erote- Erotetun alde-

Esim. Ligan- tyn nes- virran haih- tun li- hydikondens.

nro di teen kaste- tu- gandin sivutuotteen määrä 1 piste vuus2 osuus osuus, lb 'C paino-% paino-% (n. kg) 11 PDPP* 10 (4,5) 145 15 47 14 12 PDPP* 50 (22,7) 145 15 91 68 13 CHDPP* * 10 (4, 5) 144 18 53 16 14 CHDPP** 40 (18,1) 144 18 90 60 15 TPP*** 10 (4,5) 149 80 53 3 16 TPP*** 50 (22,7) 149 80 98 52 26 84258 1 Höyrystetyn aldehydituotteen virran 1000 paunaa/tunti (n. 454 kg/h) olevaa virtausnopeutta kohden käytetyn nesteen määrä, paunaa.

2 Aldehydikondensaation sivutuotteiden ja käytetyn ligandin välinen suhteellinen haihtuvuus.

* PDPP = propyylidifenyylifosfiini (100 ppm) ** CHDPP = sykloheksyylidifenyylifosfiini (100 ppm) *** TPP = tri fenyylifosfiini (80 ppm)

Esimerkki 17

Jatkuvatoimisen, nestettä kierrättävän hydroformylointiproses-sin, missä buteeni-1 hydroformyloitiin Cs-aldehydiksi hiilimonoksidilla ja vedyllä, rodium-fosfori-kompleksin muodostaman katalyytin, vapaan sykloheksyylidifenyylifosfiiniligandin ja korkeammassa lämpötilassa kiehuvien Cs-aldehydikondensaation sivutuotteiden läsnäollessa, annettiin toimia koimivuorokautisen jakson ajan. Sen jälkeen, kun nestemäinen, katalyytin sisältävä Cs-aldehydituotteen reaktioliuos oli poistettu hyd-roformylointireaktorista, se höyrystettiin höyrystetyn Cs-aldehydituotteen virran saamiseksi, ja sen arveltiin sisältävän 91,8 paino-% valeraldehydistä ja 2-metyylibutyraldehydistä muodostuvaa Cs-aldehydiseosta, 0, 35 paino-% korkeammassa lämpötilassa kiehuvia Cs-aldehydikondensaation sivutuotteita ja 100 ppm: ää sykloheksyylidifenyylifosfiiniligandia, joka erotettiin erottimessa jäljelle jääneestä, höyrystymättömästä nestemäisestä katalyytin sisältävästä reaktioliuoksesta, ja mainittu r-iaktioliuos kierrätettiin takaisin hydroformylointi-reaktoriin. Korkeammassa lämpötilassa kiehuvien Cs-aldehydi-kondensaation sivutuotteiden ja sykloheksyylidifenyylifosfii-niligandin välinen suhteellinen haihtuvuus mainitussa liuoksessa oli noin 18. Mainittu höyrystetty Cs-aldehydituotteen virta johdettiin putkeen, johon ruiskutettiin tähän hydrofor-mylointiprosessiin liittyvää, tuloksena olevaa puhdistettua (tiivistetty ja palautusjäähdytetty) nestemäistä Cs-aldehydi-tuotetta 40 *C:ssa ruiskusuuttimen läpi vastavirtaan höyrystetyn Cs-aldehydituotteen virran suhteen, ja nestemäisen Cs-alde- 27 84258 hydituotteen virtausnopeuden ollessa noin 26 paunaa tunnissa (n. 11,8 kg/h) höyrystetyn aldehydituotteen virran noin 1000 paunaa/tunti (n. 454 kg/h) olevaa virtausnopeutta kohden.

Cs-aldehydituotteen muodostamat nestepisarat höyrystyivät ja jäähdyttivät Cs-aldehydituotteen höyryvirran sen kastepisteen alapuolelle, ja sykloheksyylidifenyylifosfiini-ligandista sekä korkeammassa lämpötilassa kiehuvista Cs-aldehydikondensaation sivutuotteista muodostui pisaroita. Mainitut tiivistyneet pisarat sisältävä höyry syötettiin kaasu-neste-erottimeen, missä höyry johdettiin ensin iskuläppäerottimen läpi ja sitten sumunpoistajalla ja kynttiläsuodattimella varustetun pisaran-erottimen läpi höyrystetyn Cs-aldehydituotteen virran erottamiseksi mainitusta tiivistyneestä liuoksesta, jonka pisarat otettiin talteen mainitun kaasu-neste-erottimen pohjalta ja kierrätettiin linjaa pitkin ensimmäiseen erottimeen, missä höyrystetty Cs-aldehydituote erotettiin höyrystymättömästä nestemäisestä katalyytin sisältävästä reaktiotuotteen liuoksesta. Mainitusta kaasu-neste-erottimesta poistuva, erotettu Cs-aldehydituote tiivistettiin tämän jälkeen nesteeksi Cs-alde-hydin raakatuotteen saamiseksi. Cs-aldehydin raakatuotteesta otettujen lukuisten näytteiden analyysit osoittivat sen sisältävän noin 26 ppm (paino-%) sykloheksyylidifenyylifosfiinia ja noin 0, 23...0, 33 paino-% korkeammassa lämpötilassa kiehuvia Cs-aldehydikondensaation sivutuotteita. Tällainen analyysi osoittaa, että arviolta 74 prosenttia nestemäisestä, katalyytin sisältämästä tuotteen reaktioliuoksesta erotetun ja höyrystetyn Cs-aldehydituotteen virran sisältämästä sykloheksyyli-difenyylifosfiiniligandista ja noin 6. . . 34 prosenttia tämän virran sisältämistä, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien Cs-aldehydikondensaation sivutuotteista erottui ja poistui mainitusta höyrystetystä Cs-aldehydituotteen virrasta.

Kun tämä hydroformylointimenetelmä toteutetaan siten, että Cs-aldehydituotteen nesteruisku on kytketty pois toiminnasta, todettiin aldehydituotteen raakaliuoksen sisältävän noin 100 ppm sykloheksyylidifenyylifosfiinia ja noin 0,35 paino-% kor- 28 84258 keammassa lämpötilassa kiehuvia Cs-aldehydikondensaation sivutuotteita.

Tämän keksinnön lukuisat muunnokset ja muunnelmat ovat ilmeisiä alaa hyvin tunteville henkilöille, ja tulisi ymmärtää, että tällaiset muunnelmat ja muunnokset kuuluvat tämän hakemuksen piiriin, ja että ne vastaavat liitteenä olevien patenttihakemusten henkeä ja tavoitteita.

Claims (8)

29 84258

1. Nestettä kierrättävä, rodiumilla katalysoitu hydroformy-lointiprosessi aldehydien tuottamiseksi, missä prosessissa olefiiniyhdisteen, hiilimonoksidin ja vedyn annetaan reagoida keskenään liukoiseksi tehdyn rodium-fosfori-kompleksin muodostaman katalyytin, vapaan fosforiligandin ja korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden läsnäollessa aldehydituotteen tuottamiseksi, ja missä prosessissa mainittu aldehydi erotetaan ja otetaan talteen aldehydituotteen, liukoiseksi tehdyn rodium-fosfori - kompleksin muodostaman katalyytin, vapaata fosforiligandia ja korkeammassa lämpötilassa kiehuvia aldehydikondensation sivutuotteita sisältävästä nestemäisestä reagoineesta aldehydituotteen liuoksesta, joka on poistettu hydroformylointireaktorista siten, että mainitun liuoksen sisältämä aldehydituote höyrys-tetään höyrystetyn aldehydituotteen virran saamiseksi, joka virta käsittää pääasiassa aldehydituotteen, höyrystyneen fosforiligandin ja höyrystyneet, korkeammassa lämpötilassa kiehuvat aldehydikondensaation sivutuotteet, ja joka virta erotetaan jäljelle jäävästä, höyrystymättömästä, katalyytin sisältävästä nestemäisestä reaktiotuotteen liuoksesta, joka saadaan talteen erottimen pohjalta ja kierrätetään takaisin reaktiojärjestelmään, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää a) mainitun höyrystetyn aldehydituotteen virran sisältämän fosforiligandin selektiivisen erottamisen saattamalla mainittu virta huolellisesti kosketuksiin sellaisen disper-goidun nesteen kanssa, jolla nesteellä on alhaisempi kiehumispiste kuin mainituilla korkeammassa lämpötilassa kiehuvilla aldehydikondensaation sivutuotteilla, jolloin mainitun höyrystetyn aldehydituotteen virran sisältämä höyrystynyt fosforiligandi ja höyrystyneet, korkeammassa lämpötilassa kiehuvat aldehydikondensaation sivutuotteet tiivistyvät j a 30 84258 b) höyrystetystä aldehydituotteen virrasta täten saadun tiivistyneen fos fori1i gandin ja tiivistettyjen korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden talteenottamisen, jolloin mainittua dispergoitua nestettä käytetään pieninä pisaroina ja höyrystetyn aldehydituotteen virran virtausnopeutta kohden määräsuhteena, joka on noin 5. . . 60 kg dispergoitua nestettä tunnissa suuruudeltaan 1000 kg/h olevan höyrystetyn aldehydituotteen virtaa kohden siten, että näin erotetun ja talteenotetun fosforiligandin prosenttinen osuus on vähintään noin 1, 2-kertaa korkeampi kuin samoin erotettujen ja talteenotettujen, korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden prosenttinen osuus.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että olefiiniyhdiste on 2...Θ hiiliatomia käsittävä olefiini.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrystetyn aldehydituotteen virran virtausnopeutta kohden käytetyn dispergoidun nesteen määrä-suhde on suurin piirtein 10...40 kg dispergoitua nestettä tunnissa suuruudeltaan 1000 kg/h olevan höyrystetyn aldehydituotteen virtaa kohden.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fosforiligandi on triorganofosfiiniyhdiste.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ligandi on trifenyylifosfiini.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ligandi on sykloheksyylidifenyylifosfiini.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korkeammassa lämpötilassa kiehuvien aldehydikondensaation sivutuotteiden ja fosforiligandin välinen suhteel-leinen haihtuvuus on noin 10. . . 5000. 84258

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tällä tavalla höyrystetystä aldehydituotteen virrasta talteenotettu tiivistetty fosforiligandi ja tiivistetyt korkeammassa lämpötilassa kiehuvat aldehydikondensaation sivutuotteet kierrätetään takaisin erottimeen, missä mainittu höyrystetty aldehydituotteen virta erotettiin höyrystymättö-mästä nestemäisestä katalyytin sisältävästä reaktiotuotteen liuoksesta.