JP2003523967A - C9−アルコールの製造方法およびc9−アルコールおよびc10−アルコールの組み合わせた製造方法 - Google Patents

C9−アルコールの製造方法およびc9−アルコールおよびc10−アルコールの組み合わせた製造方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明はC−アルコールの製造方法に関し、以下の工程からなる:a)ブテンおよびブタンを含有するC−炭化水素流を供給し、b)C−炭化水素流をオレフィンオリゴマー化触媒に接触してオリゴマー化し、得られた反応混合物を分離し、これによりオクテンを含有する流れとブテンが減少したC−炭化水素流が得られ、c)ブテンが減少したC−炭化水素流をスチームリホーミングまたは部分酸化し、これにより一酸化炭素および水素を生じ、d)オクテンを含有する流れをヒドロホルミル化触媒の存在で一酸化炭素および水素を使用してヒドロホルミル化してC−アルデヒドを形成し、この場合に使用される一酸化炭素および/または使用される水素は少なくとも部分的に工程c)に由来し、かつe)C−アルデヒドを水素を使用して接触水素化する。この方法の1つの変形において、C−炭化水素流に含まれるブテンの一部をヒドロホルミル化してC −アルデヒドを形成し、これを引き続きアルドール縮合し、アルドール縮合生成物を水素化し、C10−アルコールを形成する。この方法は使用されるC−炭化水素流の物質の十分な利用を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、C−アルコールの製造方法およびC−アルコールおよびC10 −アルコールの組み合わせた製造方法に関する。
【0002】 発掘燃料およびこれから得られる炭化水素は工業的合成で2つの機能を有する
。これらは第1にエネルギー源として、第2に化学製品の原料として使用される
。炭化水素に含まれるエネルギー含有物を利用するために、工業的合成で副生成
物として得られるかまたは特定の価値生成物が減少した炭化水素を燃焼すること
が一般に広く行われている。現在はエネルギー分野で発掘原料を交換し、決めら
れた発掘原料の供給量で長期にわたり原料の供給を確保する傾向である。このた
めに、発掘原料から得られる炭化水素に含まれる成分を物質としてできるだけ多
く使用することが必要である。困ったことには炭化水素流は工業的合成の際に多
くの場合に変化する組成の劣悪と定義される混合物として得られる。炭化水素に
含まれる価値生成物の物質としての利用はしばしば精製または分離のかなり高い
費用により成功しない。費用のかかる分離を必要としないで他の処理工程で処理
工程の副生成物が物質として利用できる組み合わせた方法を提示することが必要
である。
【0003】 FCC装置からおよび水蒸気分解物から多くの量で利用することができ、主に
ブテンおよびブタンの混合物からなるC−フラクションがオリゴマー化反応し
てブテンオリゴマー、特にオクテンを生じることは知られている。この方法は、
例えばドイツ特許第4339713号明細書に記載されている。この反応はブテ
ンオリゴマーおよびブテンが減少したC−炭化水素流を生じ、この炭素流では
ブテンがブタンにより希釈され、なお含まれるブテンのオリゴマー化がもはやほ
とんど行われない。オクテンは一般にC−アルデヒドにヒドロホルミル化され
、更にC−アルコールに水素化される。C−アルコールは可塑剤アルコール
として価値ある特性を有する。
【0004】 更に炭化水素のスチームリホーミングまたは部分酸化により合成ガスを製造す
ることは知られている(Weissermel,K.およびArpe H.J.、
Industrielle organische Chemie、VCH、第
4版、1994、19−24参照)。
【0005】 Gusev I.N.等はSb.Nauchn.Tr.−Vses.Nauchno
−Islled Inst.Pereab.Nefti(1981)、39、11
−20において水素、C〜C−アルカンおよび20%アルケンを含有する精
油所ガスの接触スチームリホーミングによる水素の製造を記載する。前方に接続
された水素化が有利であると記載されている。
【0006】 特開昭52−132004号は蒸気の存在でNiO触媒を用いて炭化水素を処
理することによるH50〜95モル%、CO1〜50モル%、CO25モル
%未満およびメタン25モル%未満を有するガスの製造を記載する。
【0007】 ヨコヤマ、Aは日本ガス協会誌(1978)31(8)21−9においてC −アルカンおよび高い含量のC−アルカンおよびC−アルケンのフラクショ
ンの接触リホーミングの際の結果を記載する。
【0008】 本発明の課題は、使用炭化水素のできるだけ十分な物質の利用を可能にする、
−炭化水素から出発するC−アルコールの製造方法またはC−アルコー
ルとC10−アルコールの製造方法を提供することである。
【0009】 ブテンオリゴマー化の際に生じるブテンが減少したC−炭化水素流が、ブテ
ン二量化により得られるオクテンからC−アルデヒドへのおよび/またはブテ
ンからC−アルデヒドへのヒドロホルミル化に使用できる合成ガスの製造に出
発物質として有利に使用できることが判明した。
【0010】 従って、本発明は、第1の構成において、 a)ブテンおよびブタンを含有するC−炭化水素流を供給し、 b)C−炭化水素流をオレフィンオリゴマー化触媒に接触してオリゴマー化し
、得られた反応混合物を分離し、その際オクテンを含有する流れとブテンが減少
したC−炭化水素流が得られ、 c)ブテンが減少したC−炭化水素流をスチームリホーミングまたは部分酸化
し、その際一酸化炭素および水素を生じ、 d)オクテンを含有する流れをヒドロホルミル化触媒の存在で一酸化炭素および
水素を使用してヒドロホルミル化してC−アルデヒドを形成し、この場合に使
用される一酸化炭素および/または使用される水素は少なくとも部分的に、例え
ば50%より多く、有利には80%より多く、特に全部が工程c)に由来し、か
つ e)C−アルデヒドを水素を使用して接触水素化する ことによるC−アルコールの製造方法に関する。
【0011】 有利には工程e)で使用される水素は少なくとも部分的に、例えば50%より
多く、有利には80%より多く、特に全部が工程c)に由来する。
【0012】 ブテンが減少したC−炭化水素流は使用されるC−炭化水素流に対してブ
テンが減少している。含まれるブテンの量はオリゴマー化のブテン変換率に相当
する値だけ減少している。一般にブテンが減少したC−炭化水素流のブテン含
量は使用されるC−炭化水素流に対して70〜99%、有利には80〜95%
だけ減少している。ブテンが減少したC−炭化水素流は、例えばブテン5〜7
0モル%、有利には5〜45モル%を含有し、その際残りは主にブタンからなる
【0013】 本発明は、第2の構成において、更に a)ブテンおよびブタンを含有するC−炭化水素流を供給し、 b)C−炭化水素流をヒドロホルミル化触媒の存在で、一酸化炭素および水素
を使用してヒドロホルミル化し、C−アルデヒドを形成し、その際第1のブテ
ンが減少したC−炭化水素流が得られ、 c)C−アルデヒドをアルドール縮合させ、かつ d)アルドール縮合生成物を水素を使用して接触水素化し、C10−アルコール
を形成し、 e)第1のブテンが減少したC−炭化水素流をオレフィンオリゴマー化触媒に
接触してオリゴマー化し、得られた反応混合物を分離し、その際オクテンを含有
する流れと第2のブテンが減少したC−炭化水素流を生じ、 f)オクテンを含有する流れをヒドロホルミル化触媒の存在で一酸化炭素および
水素を使用してヒドロホルミル化し、C−アルデヒドを形成し、 g)C−アルデヒドを水素を使用して接触水素化し、 h)第2のブテンが減少したC−炭化水素流をスチームリホーミングまたは部
分酸化し、その際一酸化炭素および水素が得られ、これらを少なくとも部分的に
工程b)および/または工程f)に再循環する ことからなるC−アルコールおよびC10−アルコールの組み合わせた製造方
法に関する。
【0014】 工程d)および/または工程g)で使用される水素は有利には少なくとも部分
的に、例えば50%より多く、有利には80%より多く、特に全部が工程d)に
由来する。
【0015】 第1のブテンが減少したC−炭化水素流は使用されるC−炭化水素流に対
して、第2のブテンが減少したC−炭化水素流は第1のブテンが減少したC −炭化水素流に対してブテンが減少している。一般に第1のブテンが減少したC −炭化水素流のブテン含量は25〜50%だけ、第2のブテンが減少したC −炭化水素流のブテン含量は第1のブテンが減少したC−炭化水素流のブテン
含量に対して70〜99%だけ減少している。第1のブテンが減少したC−炭
化水素流は、例えばブテン30〜60モル%、第2のブテンが減少したC−炭
化水素流はブテン0.3〜20モル%を有し、その際残りは主にブタンからなる
【0016】 出発物質として適当なC−炭化水素流は、例えばブテン50〜99モル%、
有利には60〜90モル%およびブタン1〜50モル%、有利には10〜40モ
ル%を有する。有利にはブテンフラクションは、ブテンフラクションに対して1
−ブテン40〜60モル%、2−ブテン20〜30モル%およびイソブテン5モ
ル%未満、特に3モル%未満を有する。特に有利な出発物質として、いわゆるラ
フィネートIIを使用し、これはFCC装置からのまたは水蒸気分解からのイソ
ブテンが減少したC−フラクションである。ラフィネートIIは以下の典型的
な組成を有する。
【0017】 イソブタン、n−ブタン 26モル% イソブテン 1モル% 1−ブテン 26モル% トランス−2−ブテン 31モル% シス−2−ブテン 16モル% C−炭化水素流にジオレフィンまたはアルキンが存在する場合は、これをオ
リゴマー化の前に有利には10ppm未満、特に5ppm未満まで除去する。こ
れは、有利には、例えば欧州特許第81041号明細書およびドイツ特許第15
68542号明細書による選択的水素化により除去する。更に有利にはアルコー
ル、アルデヒド、ケトンまたはエーテルのような酸素含有化合物を十分に除去す
る。このためにC−炭化水素流が、有利には吸着剤、例えばモレキュラーシー
ブを、特に4Åより大きく5Åまでの孔径を有するものを通過する。
【0018】 本発明の方法の個々の工程は自体公知であり、具体的な構成は本発明の対象で
はない。個々の工程を以下に例示される構成または有利な構成により詳細に説明
する。
【0019】 オリゴマー化 ブテンのような低級オレフィンをオリゴマー化、特に二量化するために、多く
の方法が知られている。それぞれの公知の方法は原則として本発明の方法のブテ
ンオリゴマー化を実施するために適している。
【0020】 オレフィンのオリゴマー化は均一触媒活性または不均一触媒活性下で行うこと
ができる。均一触媒活性法の例はダイマーゾル法である。ダイマーゾル法(Re
vue de l’Institut Francais du Petrol
37巻、No5、Sept/Oct.1982、639頁以降)では低級オレ
フィンを液相中で二量化する。触媒活性物質の前駆体として、例えば(i)π−
アリル−ニッケル/ホスフィン/アルミニウムハロゲニドの系、(ii)ルイス
酸と組み合わせたNi(O)化合物、例えばNi(COD)+AXまたはN
i(CO)(PR)+AX、または(iii)アルキルアルミニウムハロ
ゲニドと組み合わせたNi(II)錯体、例えばNiX(PR+Al EtClまたはNi(OCOR)+AlEtClが適している(式中の
CODは1、5−シクロオクタジエンであり、XはCl、Br、Iであり、Rは
アルキル、フェニルであり、AXはAlCl、BF、SbF等である)
。均一触媒活性化法の欠点は費用のかかる触媒分離である。
【0021】 この欠点は不均一触媒活性法では存在しない。この方法では一般にオレフィン
含有の流れを高温で固定して配置された不均一触媒を通過する。
【0022】 固定床でHPO/SiOを使用するUOP法が技術的に広く行われてい
る(例えば米国特許第4209652号明細書、米国特許第4229586号明
細書、米国特許第4393259号明細書)。バイエル法では触媒として酸性イ
オン交換体を使用する(例えばドイツ特許第19535503号明細書、欧州特
許第48893号明細書)。WO96/24567号(Exxon)はオリゴマ
ー化触媒としてゼオライトの使用を記載する。アンバーライトのようなイオン交
換体はテキサス石油化学社の方法(ドイツ特許第3140153号明細書)にも
使用される。
【0023】 低級オレフィンをアルカリ金属触媒活性下に二量化することが更に知られてい
る(Catalysis Today 1990、6、329頁)。
【0024】 本発明の目的のために、ブテンオリゴマー化を不均一のニッケル含有触媒に接
触して行うことが有利である。使用可能な不均一のニッケル含有触媒は種々の構
造を有していてもよく、その際酸化ニッケル含有触媒が有利である。C.T.O
’ Connor等、Catalysis Today 6巻(1990)33
6−338頁に記載されるような、公知の触媒が該当する。特に坦体結合ニッケ
ル触媒を使用する。坦体材料は、例えば珪酸、アルミナ、アルモシリケート、層
構造を有するアルモシリケート、ゼオライト、場合により酸で処理されている酸
化ジルコニウム、または硫酸化された二酸化チタンであってもよい。ニッケル塩
と珪酸塩、例えば珪酸ナトリウムと硝酸ニッケル、およびアルミニウム塩、例え
ば硝酸アルミニウムの水溶液の混合および焼成により得られる沈殿性触媒が特に
適している。更にモンモリロナイトのような天然または合成の層状珪酸塩中のイ
オン交換体によるNi イオンの沈積により得られる触媒が使用可能である。
適当な触媒は、珪酸、アルミナまたはアルモシリケートに硝酸ニッケル、硫酸ニ
ッケルまたは塩化ニッケルのような可溶性ニッケル塩の水溶液を含浸し、引き続
き焼成することにより得ることもできる。
【0025】 主にNiO、SiO、TiOおよび/またはZrOおよび場合によりA
からなる触媒が特に有利である。これらの触媒は高級オリゴマーの形成
に対して二量化に有利であり、大部分が線状の生成物を生じる。主要活性成分と
して酸化ニッケル10〜70質量%、二酸化チタンおよび/または二酸化ジルコ
ニウム5〜30質量%、酸化アルミニウム0〜20質量%および残りとして二酸
化珪素を含有する触媒が最も有利である。この触媒はpH5〜9で触媒材料を沈
殿し、二酸化チタンおよび/または二酸化ジルコニウムを含有するアルカリ水ガ
ラス溶液に硝酸ニッケルを含有する水溶液を添加し、濾過し、乾燥し、350〜
650℃で熱処理することにより得られる。この触媒の製造は、詳しくはドイツ
特許第4339713号明細書に示される。この文献の開示内容およびここで引
用される技術水準は完全に本発明に属する。
【0026】 触媒は、有利には塊の形で、例えば錠剤の形で、例えば直径2〜6mmおよび
高さ3〜5mmで、例えば外径5〜7mm、高さ2〜5mmおよび孔径2〜3m
mのリングの形で、または、例えば1.5〜5mmの直径の異なる長さのストラ
ンドの形で存在する。この種の形は公知の方法で錠剤化または押し出しにより、
多くはグラファイトまたはステアリン酸のような錠剤化助剤を使用して得られる
【0027】 不均一のニッケル含有触媒でのオリゴマー化は、有利には30〜280℃、特
に30〜140℃、特に有利には40〜130℃の温度で実施する。このオリゴ
マー化は、有利には10〜300バール、特に15〜100バール、特に有利に
は20〜80バールの圧力で実施する。その際有利には選択された温度でC
炭化水素流が液体または超臨界状態で存在するように圧力を調節する。
【0028】 C−炭化水素流は有利には1個以上の固定床触媒を通過する。C−炭化水
素流と不均一触媒の接触のための適当な反応装置は当業者に知られている。例え
ば管束反応器または竪炉が適している。少ない設備費用により竪炉が有利である
。オリゴマー化は1つの反応器で実施することができ、その際オリゴマー化触媒
は反応器中に1個以上の固定床に配置されていてもよい。オリゴマー化を実施す
るために、選択的に複数の、有利には2個の前後に配置された反応器からなる反
応器カスケードを使用することができ、その際カスケードの最後の反応器の前方
に配置された反応器を通過する際にC−炭化水素流でのオリゴマー化を部分的
に変換するまで行い、反応混合物がカスケードの最後の反応器を通過する際には
じめて所望の最終変換率が達成される。
【0029】 カスケードの反応器または最後の反応器を離れた後に反応混合物をオクテンを
含有する流れ、場合により高級オリゴマーおよびブテンが減少したC−炭化水
素流に分離する。オクテンを含有する流れは有利には97質量%より多く、特に
主に完全に異性体のオクテンからなる。
【0030】 オレフィンオリゴマー化の上記の実施は相当して本発明の第2の構成による第
1のブテンが減少したC−炭化水素流の使用に適用される。
【0031】 スチームリホーミング スチームリホーミング(アロサーマル蒸気分解)の際にHOの存在で炭化水
素の接触分解を実施し、その際一酸化炭素および水の混合物、いわゆる合成ガス
が得られる。吸熱反応に必要な熱は外部から供給される。スチームリホーミング
の際の物質変換は以下の全体式により表される。
【0032】 CH+HO → CO+H+x/2H この式から形成されるHの量に対する炭化水素供給原料の貢献が水素含量と
ともに増加することが理解できる。本発明の方法で得られるブテンが減少したC
4−炭化水素流は、例えばブテン19モル%およびブタン81モル%の典型的な
組成を有する。この場合にブテンが減少したC−炭化水素流は平均的全体式
9.62を有し、反応は、 C9.62+4HO → 4CO+8.81H である。
【0033】 得られる合成ガスのH/COモル比は従って2.2:1である。
【0034】 以下に詳細に記載される本発明の方法のヒドロホルミル化工程は、以下の式: C16+CO+H → C17−CHO により表され、水素化工程は以下の式: C17−CHO+H → C17−CHOH により表される。
【0035】 ヒドロホルミル化と水素化工程の組み合わせのために、水素と一酸化炭素を2
:1のモル比で必要とすることが理解できる。すでに示されたように、ブテンが
減少したC−炭化水素流のスチームリホーミングにより得られる合成ガスは十
分に適したH:COモル比を有する。
【0036】 スチームリホーミングは一般に外部加熱された管中で炭化水素と水蒸気の混合
物を、適当な触媒、例えばニッケル触媒上で、気圧または過圧および、例えば7
00〜950℃の温度で連続的に反応することにより実施する。一般にクロム−
ニッケル鋼からなる多くの平行な触媒を充填した管を耐熱性被覆された反応器に
、管が自由に広がるように垂直に設置する。管の直径は、例えば15〜20cm
であり、加熱した管の長さは9mである。管は外部からバーナーにより加熱する
。管の加熱のために、外部燃料または有利にはブテンが減少したC−炭化水素
の部分を使用することが可能である。低いメタン合成ガスを製造するために、複
合炉からのガスを竪炉として形成される後燃焼炉に導入することができる。
【0037】 スチームリホーミングに適した触媒は、例えばMax Appl、Moder
n Production Technologies、Nitrogen B
ritish Publishing、1997、10頁以降に記載されている
【0038】 副生成物として形成されるCOを、有利には分離し(以下参照)、全部また
は一部をスチームリホーミング装置に再循環することができる。再循環された二
酸化炭素は炭化水素CHと反応し、利用可能な水素および一酸化炭素を形成す
る。
【0039】 有利な構成において、スチームリホーミング工程は、C−炭化水素流がリホ
ーミング装置に導入する前になお存在するブテンを全部または部分的にブタンに
変換するために、ブテンが減少したC−炭化水素流の部分的なまたは完全な水
素化を含む。この方法で流れのブテン含量が有利には5モル%未満に、特に1モ
ル%未満に減少する。水素化は、高い残留ブテン含量または触媒上の高い空間速
度の場合に起こりうるリホーミング触媒上の炭素の堆積の危険を回避する。高い
水蒸気/炭化水素比により炭素の堆積を減少することができるが、これは熱効率
および最終ガスの一酸化炭素含量を犠牲にする。ブテンが減少したC−炭化水
素流の前方に接続された水素化は有利には再循環した水素ガスを使用して行う。
スチームリホーミングで形成される合成ガスから水素を、例えば圧力変動吸着ま
たは低温蒸留により単離することができる。この方法は、例えばMax App
l.前記引用文献の108頁以降に記載されている。スチームリホーミングによ
り合成ガスを製造する適当な装置は、例えばMax Appl.前記引用文献の
7頁以降に記載されている。
【0040】 ブテンが減少したC−炭化水素流の完全なまたは部分的な水素化のための適
当な触媒は、例えば酸化アルミニウムからなる適当な物質上の酸化ニッケル、酸
化コバルトおよび/または酸化モリブデンである。
【0041】 有利な構成において、スチームリホーミングの前にまたは水素化とスチームリ
ホーミングの間にプレリホーミング工程を実施する。プレリホーミング装置は該
当するスチームリホーミング装置より低い温度で運転する。プレリホーミング装
置の典型的な運転温度は400〜550℃である。この目的のために、炭化水素
と水蒸気の混合物がプレリホーミング触媒の固定床を、例えば530℃で通過す
る。プレリホーミング装置中で高級炭化水素、主にC形成ブロックがCおよ
びC形成ブロックに分解する。吸熱反応により触媒床で、例えば60〜70℃
の温度の低下が起きる。プレリホーミング装置を離れるガスは引き続き必要なリ
ホーミング装置導入温度にする。
【0042】 プレリホーミング工程は、例えばH.Jockel、B.Triebskorn
:Gassynthese process for SNG、Hydroca
rbon Processing、1973年1月、93−98頁に記載される
と同様の方法で実施することができる。適当なプレリホーミング触媒はBASF
社、Ludwigshafen によりG1−80として販売されている坦持さ
れた酸化ニッケルである。
【0043】 部分酸化 合成ガスは同様に炭化水素を化学量より低い量の酸素と反応することにより製
造することができる。部分酸化による合成ガスの製造は以下の式により表される
【0044】 CH+1/2O → CO+x/2H これは、C9.62のブテンが減少したC炭化水素流の典型的な全体式
に関して以下のようになる。
【0045】 C9.62+2O → 4CO+4.81H 得られた合成ガスのH/COモル比は1.2:1である。この組成の合成ガ
スは水素化しないヒドロホルミル化を行うために適している。水素化と一緒のヒ
ドロホルミル化にはより高いH/CO比が必要である。これは、以下に説明す
るような変換により得ることができる。
【0046】 一般に部分酸化は、炭化水素、酸素および適当には水蒸気を互いに別々に予熱
し、これらを1個以上のバーナーを介して反応器の上側の部分に導入することに
より実施する。バーナーは反応混合物の急速なかつ緊密な混合を可能にする。予
熱した供給原料を反応器の燃焼帯域で触媒の不在で、約30〜80バールおよび
1200〜1500℃で反応させる。発生した熱は炭化水素の蒸気分解に使用す
る。反応器を離れるガスは直接水で急冷することによりまたは間接的に熱交換に
より冷却する。少量の炭化水素は一般にすすに変換される。これは一般に水で洗
い落とすことにより合成ガスから除去される。
【0047】 部分酸化により合成ガスを製造するために適当な装置は、例えばMax Ap
pl.前記引用文献の106頁以降に記載されている。
【0048】 スチームリホーミングおよび部分酸化の前記の記載は、本発明の第2の構成に
よる第2のブテンが減少したC−炭化水素流の使用に同様に適用する。
【0049】 合成ガスの後処理 合成ガス中の所望の一酸化炭素/水素比は水蒸気の存在での適当な触媒上の変
換により調節することができる。変換は、特に部分酸化により製造した合成ガス
中のH/COモル比を高めるために使用することができる。一酸化炭素と水蒸
気から二酸化炭素と水素を形成する基礎となる反応は以下の平衡反応である。
【0050】
【化1】
【0051】 この反応は発熱性であり、低い温度が平衡を右側に移動する。変換を1個以上
の工程で、例えば350〜570℃および気圧または過圧で、触媒の存在で行う
ことができる。適当な変換触媒は、一般にFe−Cr酸化物混合物からなる。こ
れらはCO含量を場合により約3〜4容積%に減少することができる。この方法
で、例えば本発明の方法の水素化工程に適した、実質的に純粋な水素を製造する
ことが可能である。
【0052】 二酸化炭素は適当な溶剤で洗浄することにより除去することができる。適当な
方法は、例えば圧力水洗浄および炭酸カリウム洗浄である。更に有利な方法はモ
ノエタノールアミンおよびジエタノールアミンでのガス洗浄である(Ullma
nns Encyclopedia of Industrial Chemi
stry、第5版、A12、197頁)。
【0053】 二酸化炭素を除去する適当な方法の概要はMax Appl.前記引用文献の
106頁以降に見出される。
【0054】 ヒドロホルミル化 ヒドロホルミル化またはオキソ合成はオレフィンおよび合成ガス、すなわち一
酸化炭素と水素からアルデヒドを製造するために使用される。得られたアルデヒ
ドを、場合により同じ工程で水素を用いてまたは別の水素化工程で水素化し、相
当するアルコールを形成することができる。ヒドロホルミル化は反応媒体に均一
に溶解した触媒の存在で実施する。この場合に使用される触媒は、一般にVII
I族の遷移金属の化合物または錯体、特に変性されていないまたは、例えばアミ
ンまたはホスフィンを含有する化合物で変性されたCo、Rh、Ir、Pd、P
tまたはRuの化合物または錯体である。技術的に実施される方法の概要は、J
.Falbe New Synthesis with Carbon Mon
oxide、Springer−Verlag 1980、162頁以降に見出
される。
【0055】 オクテンのヒドロホルミル化 短鎖オレフィンは現在触媒として主にリガンド変性ロジウムカルボニルを使用
してヒドロホルミル化するが、長鎖オレフィン、例えばオクテンの場合にはコバ
ルトが触媒活性中心原子としてすぐれた役割を果たす。これは第1にオレフィン
二重結合の位置、反応するオレフィンの分枝構造および純度に関係ないコバルト
カルボニル触媒の高い触媒活性による。第2にコバルト触媒はヒドロホルミル化
生成物からかなり容易に分離し、ヒドロホルミル化反応に再循環することができ
る。オクテンのヒドロホルミル化に特に有利な方法は、 a)コバルト(II)塩水溶液を水素および一酸化炭素と緊密に接触させ、ヒド
ロホルミル化活性コバルト触媒を形成し、コバルト触媒を含有する水相を、少な
くとも1つの反応帯域で、水素および一酸化炭素と一緒にオクテンと緊密に接触
し、コバルト触媒を有機相に抽出し、オクテンをヒドロホルミル化し、 b)反応帯域からの生成物を、酸性コバルト(II)塩水溶液の存在で酸素で処
理し、コバルト触媒が分解してコバルト(II)塩を形成し、後者を水相に逆抽
出し、引き続き相を分離し、 c)コバルト(II)塩水溶液を工程a)に戻す ことからなる。
【0056】 適当なコバルト(II)塩は、特にコバルトカルボキシレート、例えばギ酸コ
バルト(II)、酢酸コバルト(II)、エチルヘキサン酸コバルトおよびアセ
チルアセトン酸コバルトである。触媒形成は、ヒドロホルミル化反応の反応帯域
で1つの工程でまたは先行する工程(プレカルボニル化)で触媒抽出およびヒド
ロホルミル化と同時に行うことができる。プレカルボニル化は有利にはドイツ特
許第2139630号明細書に記載されるように行うことができる。生じるコバ
ルト(II)塩の水溶液およびコバルト触媒を、引き続きヒドロホルミル化すべ
きオクテンおよび水素および一酸化炭素と一緒に反応帯域に導入する。しかしな
がら多くの場合にコバルト(II)塩水溶液をヒドロホルミル化条件下で反応帯
域でオレフィンと緊密に接触することにより、コバルト触媒の形成、有機相への
コバルト触媒の抽出およびヒドロホルミル化を1つの工程で実施することが有利
である。この場合に良好な相の混合が起こり、きわめて高い相転移領域が形成さ
れるように、出発物質を反応帯域に導入する。多相系の混合ノズルがこの目的に
特に適している。
【0057】 反応帯域を離れた後に、反応混合物を減圧し、コバルト除去工程に導入する。
コバルト除去工程で、弱酸性のコバルト(II)塩水溶液の存在で、空気および
酸素を用いて反応混合物からコバルトカルボニル錯体を分離する。コバルト除去
工程で、ヒドロホルミル化活性コバルト触媒が分解してコバルト(II)塩を形
成する。コバルト(II)塩を水相に逆抽出する。引き続きコバルト(II)塩
水溶液を反応帯域または触媒形成工程に返送することができる。
【0058】 粗製ヒドロホルミル化生成物は直接水素化工程に供給するかまたは選択的に純
粋なC−アルデヒドを公知の方法、例えば蒸留により単離することができる。
【0059】 ブテンのヒドロホルミル化 本発明の第2の構成は、ここで得られたブテンが減少したC−炭化水素流(
本発明の方法で形成される他のブテンが減少したC−炭化水素流から第1のブ
テンが減少したC−炭化水素流を区別するために)がブテン二量化に導入され
る前に、使用されるC−炭化水素流に存在するブテンの部分のヒドロホルミル
化を提供する。
【0060】 1−ブテン、2−ブテンおよび場合によりイソブテンを含有する炭化水素流の
ヒドロホルミル化はC−アルデヒド、すなわちn−バレルアルデヒド、2−メ
チルブタナールおよび場合により2、2−ジメチルプロパナールを生じる。ブテ
ンヒドロホルミル化は、有利にはロジウム触媒錯体の存在でトリオルガノホスフ
ィンリガンドと組み合わせて実施する。トリオルガノホスフィンリガンドはトリ
ブチルホスフィンのようなトリアルキルホスフィン、ブチルジフェニルホスフィ
ンのようなアルキルジアリールホスフィンまたはアリールジアルキルホスフィン
であってもよい。しかしトリフェニルホスフィンのようなトリアリールホスフィ
ンリガンド、トリ−p−トリルホスフィン、トリナフチルホスフィン、フェニル
ジナフチルホスフィン、ジフェニルナフチルホスフィン、トリ(p−メトキシフ
ェニル)ホスフィン、トリ(p−シアノフェニル)ホスフィン、トリ(p−ニト
ロフェニル)ホスフィン、p−N,N−ジメチルアミノフェニルビスフェニルホ
スフィン等が特に有利である。トリフェニルホスフィンが最も有利である。
【0061】 ブテンヒドロホルミル化は、有利には1−ブテンの反応が急速に行われ、一方
2−ブテンおよびイソブテンのヒドロホルミル化が緩慢に行われる条件下で実施
する。この方法で、実質的に1−ブテンのみをヒドロホルミル化でn−バレルア
ルデヒドおよび2−メチルブタナールに変換することが可能であり、存在する2
−ブテンおよびイソブテンは基本的に変化されずに回収する。これは、使用され
るC4−炭化水素流に比べて1−ブテン含量が減少し、主に使用されるC4−炭化
水素流に存在した最初の2−ブテンおよびイソブテンの量からなるブテンが減少
したC−炭化水素流を生じる。得られたC−アルデヒド中のn−バレルアル
デヒドと2−メチルブタナールの比は、有利には少なくとも4:1であり、特に
少なくとも8:1である。
【0062】 多くの過剰のトリオルガノホスフィンリガンドを使用し、反応混合物および/
または生成物の温度および分圧を慎重に制御することにより2−ブテンおよびイ
ソブテンよりすぐれた1−ブテンの有利なヒドロホルミル化を達成することがで
きる。従ってトリオルガノホスフィンリガンドを、有利にはロジウム原子1グラ
ム当たり少なくとも100モルの量で使用する。温度は、有利には80〜130
℃の範囲内であり、全圧力は、有利には5000kPaより多くなく、一酸化炭
素の分圧は150kPa以下に保たれ、水素の分圧は100〜800kPaの範
囲内に保たれる。ブテンの混合物を使用する適当なヒドロホルミル化法は欧州特
許第0016286号明細書に記載されている。
【0063】 水素化 C−アルコールを形成するC−アルデヒドの水素化は原則的にヒドロホル
ミル化と同じ触媒を使用して、一般により高い温度で実施することができる。し
かし一般に別の水素化工程に使用されるより選択的な水素化触媒が有利である。
適当な水素化触媒は、一般にCr、Mo、W、Fe、Rh、Co、Ni、Pd、
Rt、Ru等のような遷移金属、または活性および安定性を高めるために、坦体
、例えば活性炭、酸化アルミニウム、珪藻土等に塗布されるこれらの混合物であ
る。触媒活性を高めるために、Fe、Coおよび有利にはNiを、ラネー触媒の
形で、すなわちきわめて大きい表面積を有する金属スポンジとして使用すること
ができる。C−アルデヒドの水素化は触媒の活性に依存する条件下で、有利に
は高温および過圧で実施する。水素化の温度は有利には約80〜250℃である
が、圧力は有利には約50〜350バールである。
【0064】 粗製水素化生成物は通常の方法により、例えば蒸留により処理してC−アル
コールを生じることができる。
【0065】 水素化に必要な水素は、有利には少なくとも、ブテンが減少したC−炭化水
素流のスチームリホーミングまたは部分酸化により得られる合成ガスからの部分
に由来する。水素は公知の方法、例えば圧力移動吸着(PSA)または低温蒸留
により単離することができる(Max Appl.前記引用文献の108頁以降
)。
【0066】 アルドール縮合 C−アルデヒドの2個の分子を縮合してα、β−不飽和C10−アルデヒド
、特に2−プロピル−2−ヘプテナールおよび2−プロピル−4−メチル−2−
ヘキセナールを形成することができる。アルドール縮合は公知の方法で、例えば
水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムのような水性塩基の作用により行う。代
案として酸化マグネシウムおよび/または酸化アルミニウムのような不均一塩基
性触媒を使用することも可能である(例えば欧州特許第792862号明細書)
【0067】 アルドール縮合の生成物を引き続き水素を用いて接触水素化し、C10−アル
コール、特に2−プロピルヘプタノールおよび2−プロピル−4−メチルヘキサ
ノールを形成する。C−アルデヒドの水素化の前記記載はアルドール縮合生成
物の水素化に同様に適用される。
【0068】 本発明を以下の実施例により説明し、実施例は部分的に模擬的計算にもとづく
。模擬的計算はASPEN Tech社のASPENPLUSシミュレーション
プログラムを使用して行った。このシミュレーションプログラムにより、特定の
条件下の所定の炭化水素流のスチームリホーミングまたは部分酸化の間に設定さ
れた熱力学的平衡を計算した。技術的実施に使用される触媒を使用する場合に類
似して熱力学的平衡が一般に達成される。炭化水素のスチームリホーミングまた
は部分酸化に通常使用される処理温度および圧力にもとづいてシミュレーション
を行った。
【0069】 例1 ブテン88モル%およびブタン12モル%からなるC−炭化水素流を、断熱
反応器(長さ4m、直径80cm)中で20バールおよび80℃で触媒床を通過
する。触媒はドイツ特許第4339713号明細書に記載されるように製造し、
寸法5×5mmを有するペレットの形であった(活性成分の組成、NiO50モ
ル%、TiO12.5モル%、SiO33.5モル%、Al4モル%)
【0070】 形成されたオクテンおよび高級ブテンオリゴマーを反応器の生成物から分離し
た。生じるブテンが減少したC−炭化水素混合物は95%のブテン変換率に相
当してブタン80.5モル%およびブテン19.5モル%からなっていた。
【0071】 模擬的計算で、このブテンが減少したC−炭化水素流のスチームリホーミン
グで期待される合成ガス組成を計算した。以下のパラメーターを使用した。
【0072】 S/C=2.5 S/C=C供給混合物中に存在するC1モル当たりのスチームリホーミングに
使用される蒸気のモル リホーミング装置出口温度=880℃ CO循環=100% 圧力=20バール(絶対圧力) 炭化水素供給物 組成: ブタン80.5モル% ブテン19.5モル% 物質流:57.730kg/h 入口温度:500℃ 水蒸気 物質流:180.152kg/h 入口温度:500℃ 再循環CO 物質流:107.833kg/h 模擬的計算の結果は以下のとおりである。
【0073】 リホーミング装置出口 圧力20バール(絶対圧力)、温度880℃ 物質流:345.716kg/h 組成 CO 18.0モル% CO 11.8モル% CH 1.4モル% H 38.4モル% HO 30.4モル% ブタン 0.0モル% ブテン 0.0モル% CO洗浄後の合成ガス 物質流:124.629kg/h 組成 CO 31.1モル% CO 0.0モル% CH 2.4モル% H 66.5モル% HO 0.0モル% ブタン 0.0モル% ブテン 0.0モル% H/COモル比は2.14である。この組成の合成ガスは前記記載により得
られたオレフィンの通常の方法によるヒドロホルミル化および水素化に十分に適
している。2.4モル%の合成ガスのCH含量はヒドロホルミル化に問題ない
【0074】 例2 例1を繰り返したが、ブテンが減少したC−炭化水素流の部分酸化に関して
シミュレーションを行った。基礎として以下のパラメーターを使用した。温度1
200℃、圧力50バール、COは再循環しない 炭化水素供給物 組成 ブタン80.5モル% ブテン19.5モル% 物質流:57.730kg/h 温度:300℃ 水蒸気 物質流:36.200kg/h 温度:270℃ 酸素 物質流:46.703kg/h 温度:25℃ シミュレーションにより以下の結果が得られた。
【0075】 反応器出口 組成 CO 32.7モル% CO 4.2モル% CH 0.35モル% H 47.5モル% HO 15.2モル% ブタン 0.0モル% ブテン 0.0モル% O 0.0モル% 物質流:158.635kg/h 温度:1200℃ 圧力:50バール H/COモル比は1.455である。
【0076】 更に高温変換後の前記ガスの合成ガス組成をシミュレーションした。シミュレ
ーションは、反応器出口を離れる前記ガス91.646kg/hにもとづき、こ
のガスは高温変換のそばをバイパスで搬送され、残りは高温変換された。シミュ
レーションにより以下の結果が得られた。
【0077】 組成 CO 28.1モル% CO 8.8モル% CH 0.35モル% H 52.0モル% HO 10.7モル% ブタン 0.0モル% ブテン 0.0モル% O 0.0モル% 高温変換後の合成ガスのH/COモル比は1.85である。バイパスを通過
する量の変動により、他のH/CO比を達成することが可能であり、合成ガス
組成を前記記載により得られるオレフィンのヒドロホルミル化および/または水
素化に最適に適合することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル−ディーター ウルブリッヒ ドイツ連邦共和国 フラインスハイム フ ォンターネシュトラーセ 20 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC21 AC41 AC45 BD70 BE20 BE40 4H039 CA62 CL45

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)ブテンおよびブタンを含有するC−炭化水素流を供給
    し、 b)C−炭化水素流をオレフィンオリゴマー化触媒に接触してオリゴマー化し
    、得られた反応混合物を分離し、その際オクテンを含有する流れとブテンが減少
    したC−炭化水素流が得られ、 c)ブテンが減少したC−炭化水素流をスチームリホーミングまたは部分酸化
    し、その際一酸化炭素および水素を生じ、 d)オクテンを含有する流れをヒドロホルミル化触媒の存在で一酸化炭素および
    水素を使用してヒドロホルミル化してC−アルデヒドを形成し、この場合に使
    用される一酸化炭素および/または使用される水素は少なくとも部分的に工程c
    )に由来し、かつ e)C−アルデヒドを水素を使用して接触水素化する ことからなるC−アルコールの製造方法。
  2. 【請求項2】 工程e)で使用される水素が少なくとも部分的に工程c)に
    由来する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 ブテンが減少したC−炭化水素流を、スチームリホーミン
    グの前に完全にまたは部分的に水素化する請求項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 スチームリホーミングがプレリホーミング装置を使用するこ
    とからなる請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  5. 【請求項5】 ブテンが減少したC−炭化水素流のスチームリホーミング
    または部分酸化により得られる一酸化炭素および水素の混合物を高温変換させる
    請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. 【請求項6】 C−炭化水素流がブテン50〜99モル%を含有する請求
    項1から5までのいずれか1項記載の方法。
  7. 【請求項7】 ブテンが減少したC−炭化水素流がブテン5〜70モル%
    を含有する請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
  8. 【請求項8】 オレフィンオリゴマー化触媒が不均一なニッケル含有触媒で
    ある請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
  9. 【請求項9】 a)ブテンおよびブタンを含有するC−炭化水素流を供給
    し、 b)C−炭化水素流をヒドロホルミル化触媒の存在で、一酸化炭素および水素
    を使用してヒドロホルミル化し、C−アルデヒドを形成し、その際第1のブテ
    ンが減少したC−炭化水素流が得られ、 c)C−アルデヒドをアルドール縮合させ、かつ d)アルドール縮合生成物を水素を使用して接触水素化し、C10−アルコール
    を形成し、 e)第1のブテンが減少したC−炭化水素流をオレフィンオリゴマー化触媒に
    接触してオリゴマー化し、得られた反応混合物を分離し、その際オクテンを含有
    する流れと第2のブテンが減少したC−炭化水素流を生じ、 f)オクテンを含有する流れをヒドロホルミル化触媒の存在で一酸化炭素および
    水素を使用してヒドロホルミル化し、C−アルデヒドを形成し、 g)C−アルデヒドを水素を使用して接触水素化し、 h)第2のブテンが減少したC−炭化水素流をスチームリホーミングまたは部
    分酸化し、その際一酸化炭素および水素が得られ、これらを少なくとも部分的に
    工程b)および/または工程f)に再循環する ことからなるC−アルコールおよびC10−アルコールの組み合わせた製造方
    法。
  10. 【請求項10】 工程d)および/または工程g)で使用される水素が少な
    くとも部分的に工程h)に由来する請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 第2のブテンが減少したC−炭化水素流を、スチームリ
    ホーミングの前に完全にまたは部分的に水素化する請求項9または10記載の方
    法。
  12. 【請求項12】 スチームリホーミングがプレリホーミング装置を使用する
    ことからなる請求項9から11までのいずれか1項記載の方法。
  13. 【請求項13】 第2のブテンが減少したC−炭化水素流のスチームリホ
    ーミングまたは部分酸化により得られる一酸化炭素および水素の混合物を高温変
    換する請求項9から12までのいずれか1項記載の方法。
  14. 【請求項14】 C−炭化水素がブテン50〜99モル%を含有する請求
    項9から13までのいずれか1項記載の方法。
  15. 【請求項15】 オレフィンオリゴマー化触媒が不均一なニッケル含有触媒
    である請求項9から14までのいずれか1項記載の方法。
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