JP2002161063A - オレフィンのヒドロホルミル化のためのロジウム触媒の安定化 - Google Patents
オレフィンのヒドロホルミル化のためのロジウム触媒の安定化Info
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Abstract
ヒドロホルミル化することによってアルデヒドを製造す
る方法。 【解決手段】 ヒドロホルミル化反応器の抽出物を、
a)気相及び液相に分離させ、b)液相を、反応してい
ないオレフィン及びアルデヒドを含有する塔頂画分及び
ロジウム触媒を含有する塔底画分に分離させ、c)塔底
画分を、ヒドロホルミル化反応器の抽出物の温度より低
い温度に冷却させ、これに一酸化炭素含有ガスを当て
る。 【効果】 本発明の方法により、オレフィンのヒドロホ
ルミル化の際に、ロジウム触媒の失活を十分に抑制する
ことができた。
Description
理の際の触媒活性の低下によるオレフィンのヒドロホル
ミル化によるアルデヒドの製造のための改善された方法
に関するものである。
ルミル化は、コバルト触媒又はロジウム触媒を用いて実
施されている。この場合、ロジウム触媒の使用は、それ
により、高い選択性及び生成物収率を達成できるので有
利である。しかしながら、コバルトに比して、ロジウム
は高価であり、ロジウム触媒を用いて相応するアルデヒ
ドにするためのオレフィンのヒドロホルミル化の際に、
該触媒は、少なからざるコスト要因である。経済性の向
上のために特殊な触媒消費量を削減しなければならな
い。これは、一定の活性水準を保証するために長時間の
動作の際にこのプロセスに供給しなければならない触媒
の量のことである。
ンのロジウム触媒処理した反応は、多くの場合、均一な
液相中で行われる。プロペンのヒドロホルミル化の場合
には、その間に、第二の液相中に溶解させた触媒を装入
する方法が確立しているが、しかし、長鎖状オレフィン
へのこの方法の使用可能性は、制限されている。
物、溶剤等におけるヒドロホルミル化は、1つの相中に
存在しており、触媒を反応後に生成物から分離する問題
がある。これは、反応していないエダクト及び生成物の
蒸留により簡単に行うことができ、塔底において、主と
して高沸点成分中に溶解されている触媒は、引き続き、
反応器の中に返送される。この場合、蒸留は、連続的又
は非連続的に行うことができる。
活を確認することが多い。特に長鎖状オレフィンのヒド
ロホルミル化の際には、蒸留を、生成物の沸点に基づい
て、高い温度及び/又は低い圧力で実施することができ
るにすぎない。
理の間のロジウム失活の低減のためには、多くの方法が
公知である。
ドロホルミル化のために、トリフェニルホスフィンオキ
シド配位子を有するロジウム触媒を使用する方法が記載
されている。反応抽出物の処理の際に、その蒸留の前
に、トリフェニルホスフィン(ロジウムに対して9倍の
量)が添加されている。蒸留残分は、配位子としてのト
リフェニルホスフィンを有するロジウム錯体並びにトリ
フェニルホスフィン及びトリフェニルホスフィンオキシ
ドを含有している。この混合物では、遊離及び錯化した
トリフェニルホスフィンが酸化され、トリフェニルホス
フィンオキシドになっている。この触媒溶液は、反応器
の中に返送されている。トリフェニルホスフィンの酸化
のために、酸素又はペルオキシドが使用されている。こ
の方法の別の変法は公知であり、特開昭63−2221
39号公報、特開昭63−208540号公報、ドイツ
連邦共和国特許第3338340号及び特開昭63−2
18640号公報中に記載されている。
に、トリフェニルホスフィンをしようしている。これか
ら、酸化によって等量のトリフェニルホスフィンオキシ
ドが発生する。反応器中でのその濃度を制限するために
は、再度ロジウムが搬出する排出流が必要である。付加
的に、酸化装置が必要である。酸化の場合、必ずしも空
気を使用するのでない場合には、酸化剤の費用が生じ
る。
47号)には、ロジウムの安定化のために別の燐配位子
を使用する別の方法が記載されている。
5767321号明細書及び欧州特許第0149894
号明細書中には、n−ブテンのヒドロホルミル化のため
の方法が記載されている。これらには、ホスフィット配
位子を有し、アミンの添加によって安定化されているロ
ジウム触媒が使用されている。アミンは、アルドール縮
合のための触媒として作用することができ、従って、高
沸点物の形成を促すことが欠点である。
フェノールを用いる安定化におけるブテンの二量体化に
よって製造されるC8−オレフィン混合物のヒドロホル
ミル化は、特開平4−164042号公報中に記載され
ている。この場合、ロジウム化合物、配位子及び安定化
剤が、1/10/50のモル比で使用されている。この
方法の際の欠点は、安定化剤のコスト及びその分離のた
めの費用である。
の失活を十分に抑制するオレフィンのヒドロホルミル化
のための方法を記載することが課題であった。
り解決される。
用いる相応するオレフィンのヒドロホルミル化によって
3〜21個の炭素原子を有するアルデヒドの製造法であ
り、この場合、ヒドロホルミル化反応器の抽出物を、 a)気相及び液相に分離させ、 b)液相を、反応していないオレフィン及びアルデヒド
を含有する塔頂画分及びロジウム触媒を含有する塔底画
分に分離させ、 c)塔底画分を、ヒドロホルミル化反応器の抽出物の温
度より低い温度に冷却させ、これに一酸化炭素含有ガス
を当てている。
抽出物の処理の間の触媒の活性喪失は、劇的に低減させ
ることができる。驚異的なことに、一酸化炭素を用いて
安定化されたロジウム触媒溶液は、数週間に亘り貯蔵安
定性であることが見出された。
を保持しつつ、ロジウム含有触媒溶液、殊に、カルボニ
ル化の際に生じるものを貯蔵することである。活性の保
持は、本発明によれば、触媒溶液が90℃を下回る温度
で、有利に60℃未満で、0.1〜300バール、有利
に5〜64バールの一酸化炭素部分圧で貯蔵されること
によってもたらされる。
なり、以下の利点がある。触媒が、処理の間にほとんど
失活しない。物質のコストによってこの方法に負担をか
ける付加的な物質を必要としない。触媒が、いずれにせ
よ反応器中に存在する物質で安定化される。触媒溶液を
活性を喪失せずに貯蔵することが可能である。これは、
殊に長期間の停止の際、例えば大規模修理又は検査の際
又は生成物の運転期間の製造の際に有利である。
おいて公知の方法により実施される(B.COrnil
s、W.A.Herrmann、「Applied H
omogeneous Catalysis with
Organometallic Compound
s」、第1及び2巻、VCH、ワインハイム、ニューヨ
ーク、1996年)。エダクトとしては、2〜20個の
炭素原子を有する全てのオレフィン、例えばブテン、ペ
ンテン、ヘキセン及びオクテン、この場合特に、ブテン
オリゴマー化によって得られるジブテンが該当する。ア
ルデヒド、アルコール、反応していないオレフィン、高
沸点物、触媒系、副生成物及び分解生成物からなる生成
物流は、まず、分離工程、処理工程a)において、気相
及び液相に分離される。この場合、気相は、反応してい
ない合成ガスの大部分を含有しており、温度及び圧力に
応じて、反応していないオレフィン、アルデヒド、炭化
水素及び別の成分の含量を含有している。液相は、これ
とは異なり、主としてヒドロホルミル化生成物と、反応
していないオレフィンとからなる。前記分離工程におけ
る温度は、30〜180℃、有利に50〜150℃であ
る。分離は、0.5〜100バール、有利に1〜35バ
ールの一酸化炭素の部分圧下に行われる。これによっ
て、前記装置部材中でロジウムの安定化が保証される。
技術的には、この分離は、ヒドロホルミル化反応器の塔
頂並びに別個の装置中、例えばフラッシャー中で行うこ
とができる。反応器が、分離工程よりも高い温度で作動
させられる場合には、これらの間で放圧が行われる。一
酸化炭素部分圧は、ヒドロホルミル化反応器中で使用し
たガス混合物によってか又は一酸化炭素含有ガスの添加
によって保持することができる。
更に反応することができるので、合成ガスにおける液相
の可能な減少のため、触媒分解の危険が高まり、ひいて
は、前記分離工程において液相の滞留時間を短くしよう
とされる。30分未満、有利に15分未満の滞留時間が
有用である。
分及び塔底画分へ分離される(精留工程、処理工程
b))。この場合、塔底画分中には、前記プロセスに添
加及び/又はプロセス中で形成される高沸点物中に溶解
した触媒が存在している。より低い沸点の塔頂画分中に
は、主として、オキソ生成物及び反応していないオレフ
ィンが存在している。
15分未満、有利に5分未満、特に有利に2分未満であ
る。この精留工程b)は、分離のために、フラッシャ
ー、流下薄膜型蒸発器、薄層蒸発器又は入念な分離を可
能にする対応する装置を用いていてもよい。これらのユ
ニットの組合せも使用することができるので、例えば流
下薄膜型蒸発器は、その塔底排出管を薄層蒸発器中に移
動させられる。
ールから1バール、有利に10ミリバールから1バール
の間である。温度は、40℃〜80℃、有利に80℃〜
150℃である。精留工程で生じる塔底画分は、直ちに
10℃から120℃の温度、有利に40℃から90℃の
温度に低下させられ、一酸化炭素部分圧は、0.1バー
ルから300バール、殊に5から64バールに調節され
る。一酸化炭素含有ガスとしては、純粋な一酸化炭素、
合成ガス又はその他の、一酸化炭素と、不活性ガス、例
えば窒素、二酸化炭素、水素及び/又はメタンとの混合
物を使用することができる。
留工程からの高沸点物を冷却器の中でか又は選択的によ
り低温の液体、有利に使用オレフィンとの混合によって
冷却させ、次にこれをポンプを用いて、一酸化炭素を当
てられた容器中、例えば撹拌釜、耐圧容器又は高圧管中
にポンプ輸送することである。
からの触媒溶液の排出温度よりも低い温度で行われる。
従って、塔底画分の有利な貯蔵温度は、10〜120
℃、殊に40〜90℃である。場合により、貯蔵すべき
触媒に溶媒、好ましくは、プロセス中に存在している物
質、例えばエダクト(オレフィン)、生成物(アルデヒ
ド)又は水素化した生成物(アルコール)を添加するこ
とができる。
分は、完全にか又は部分的に、ヒドロホルミル化反応器
中に返送することができる。精留工程b)において生じ
る蒸気、即ち、反応していないオレフィン及びヒドロホ
ルミル化の生成物は、公知の方法により処理される。
あるが、特許請求の範囲において定義された保護範囲を
制限するものではない。
ミル化させた:気泡塔反応器(1)(容量60 l)中
にオレフィン(10)、合成ガス(11)及び触媒溶液
(21)を供給した。ヒドロホルミル化抽出物(13)
を、フラッシュ(2)の中で放圧して5バールにした。
漏出ガス(14)を、図示していない冷却中で冷却し、
その際生じる縮合物を液体(15)と合わせた。フラッ
シュ容器(2)中で生じた液相(15)を、薄膜蒸発器
(3)中で塔頂画分817)と塔底画分(16)とに分
離する。この粗製生成物(17)を、冷却器(8)中で
凝縮させ、容器(9)中で補修する。この塔底生成物
(16)は、高沸点物中に溶解した触媒を含有してお
り、これを、冷却器(4)中で冷却させ(表3を見
よ)、ポンプ(5)を用いて、中間容器(6)中に運搬
する。容器(6)中で、合成ガス(18)を用いて圧力
を10バールに調節する。容器(6)中の触媒溶液(1
6)の温度を、表3により定めた。触媒溶液(16)
を、部分量(19)の除去及び触媒前駆物質(ロジウム
化合物及び配位子)(20)の添加によって反応器
(1)中の所望の活性にすることができ、溶液(21)
として、ポンプ(7)を用いてヒドロホルミル化反応器
81)に返送した。
及び触媒濃度を示している
た試験パラメータが示されている。
率につき監視した。オレフィンの変換率が95%を下回
ると直ちに、触媒溶液の一部を容器(6)から除去し、
新鮮な触媒前駆物質(ロジウム塩及び配位子)を補った
ので、変換率は再度95%を上回った。同様に、僅かな
触媒損失を、高沸点抽出物によって再度補った。
口温度)で、変換水準を維持するために以下のロジウム
量(金属として計算)を後から供給しなければならなか
った(表3):
ール350g、トリス(2,4−ジ−第三ブチル−フェ
ニル)ホスフィット3.03g及びオクタン酸ロジウム
0.096gを、合成ガス(1/1 CO/H2)50
バール、1時間、120℃で予備成形した。次に、サン
プルを取り出し、触媒の活性を、第二のオートクレーブ
中でシクロオクテンとのヒドロホルミル化反応(120
℃、合成ガス圧50バール)で測定した。引き続き、こ
の触媒に、第一のオートクレーブ中で数時間の期間に亘
り熱負荷をかけ;前記の時間の間に、サンプルをとりだ
し、初期活性の測定の第と同様に触媒の活性を試験し
た。この試験を、種々の温度及び合成ガス圧で繰り返し
た。
ス圧の作用を再現してある(標準化した活性、新鮮な触
媒は、100%の活性もしくは1を有している)。50
バールの合成ガス圧では、100時間を過ぎても、初期
活性の80%以上であり、20バールの合成ガス圧で
は、活性は、64時間後には早くも初期活性の40%を
下回っている。
圧での触媒安定性に対する温度の作用を記載してある。
120℃から140℃への温度上昇は、触媒の分解の著
しい促進につながっている。
示す系統図。
器、 4 冷却器、5 ポンプ、 6 容器、 7 ポ
ンプ、 8 冷却器、 9 容器、 10オレフィン、
11 合成ガス、 13 ヒドロホルミル化抽出物、
14 漏出ガス、 15 液相、 16 触媒溶液、
17 塔頂画分、 18 合成ガス、 19 部分
量、 20 触媒前駆物質、 21 触媒溶液
Claims (11)
- 【請求項1】 ロジウム触媒を用いて相応するオレフィ
ンをヒドロホルミル化することによって3〜21個の炭
素原子を有するアルデヒドを製造する方法において、ヒ
ドロホルミル化反応器の抽出物を、 a)気相及び液相に分離させ、 b)液相を、反応していないオレフィン及びアルデヒド
を含有する塔頂画分及びロジウム触媒を含有する塔底画
分に分離させ、 c)塔底画分を、ヒドロホルミル化反応器の抽出物の温
度より低い温度に冷却させ、これに一酸化炭素含有ガス
を当てることを特徴とする、ロジウム触媒を用いて相応
するオレフィンのヒドロホルミル化によって3〜21個
の炭素原子を有するアルデヒドの製造法。 - 【請求項2】 処理工程a)において、一酸化炭素部分
圧を0.5〜100バールに調節する、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 処理工程b)が、流下薄膜型蒸発器、薄
層蒸発器、フラッシャー又は前記ユニットの組合せ物を
含む、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 処理工程b)における液相の平均滞留時
間が15分間である、請求項1から3までのいずれか1
項に記載の方法。 - 【請求項5】 処理工程b)における塔底画分の平均滞
留時間が2分間である、請求項1から4までのいずれか
1項に記載の方法。 - 【請求項6】 処理工程b)における温度が40〜18
0℃である、請求項1から5までのいずれか1項に記載
の方法。 - 【請求項7】 処理工程b)における圧力が0.01〜
1バールである、請求項1から6までのいずれか1項に
記載の方法。 - 【請求項8】 処理工程c)の塔底画分に、0.1〜3
00バールの一酸化炭素部分圧を当てる、請求項1から
7までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 一酸化炭素含有ガスとして、合成ガス、
純粋な一酸化炭素又は一酸化炭素と窒素、メタン、水素
及び/又は二酸化炭素とからなる混合物を使用する、請
求項1から8までにいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項10】 処理工程c)の塔底画分を、10〜1
20℃の温度に冷却させる、請求項1から9までのいず
れか1項に記載の方法。 - 【請求項11】 処理工程c)の塔底画分を、完全にか
又は部分的にヒドロホルミル化反応器に返送する、請求
項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
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