JPH0672113B2 - アルコールの二段階製造法 - Google Patents
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Description
ルを製造する二段階法に関する。
のもとで水素化触媒の存在下に水素と反応させて相応す
るアルコール類に転化することは公知である。この反応
は均一相または不均一相において不連続的にも連続的に
も実施することができる。従って水素化触媒は溶解した
状態かまたは懸濁物として細かく分散した状態でまたは
固定床触媒としてばらばらの塊状で存在する。水素化さ
れるカルボニル化合物をガス状または液状で触媒に案内
することができる。本発明では、カルボニル化合物を第
一段階でガス状でそして第二段階で液状で反応させる。
それらの誘導体を接触的に水素化することによってアル
コールを製造することに関する包括的な説明は、Houben
-Weyl、有機化学の方法(Methoden der organischen Ch
emie)、Georg Thieme Verlag、シュトットガルト−ニ
ューヨーク、1984、第VI/Ib巻、第9〜111頁にある。
アルデヒドを気相において二段階または三段階で水素化
し、その際に第一段階に銅触媒をそして第二段階にパラ
ジウム触媒をまたは第二段階にニッケル担持触媒をそし
て第三段階にパラジウム触媒を用いることが開示されて
いる。
たは不飽和アルデヒド類を気相において二段階で水素化
し、その際反応を最初に銅−ニッケル触媒によってそし
て次いでニッケル−および/またはパラジウム触媒によ
って進めることが開示されている。
るのに関連して、ドイツ特許出願公開第3,530,839号明
細書には2-エチルヘキセナールの二段階水素化法が開示
されており、この場合には反応を最初に気相において銅
触媒を用いて実施しそして次いで液相においてニッケル
含有触媒を使用して実施している。
反応の転化率および/または選択率に関して不十分であ
る。更に比較的に長い反応時間が高い反応温度のもと
で、特に第2段階に相応する低い流量としてしまう。得
られる反応生成物から価値ある生成物を大抵、多大な費
用を掛けて蒸留しなければ所望の純度で得ることができ
ない。
この課題は有機カルボニル化合物を高温および場合によ
っては高圧のもとで二段階で水素と反応させ。その際に
有機カルボニル化合物を第一段階に気体状態で銅含有触
媒にそして第二段階に液体状態でニッケル含有触媒に供
給することによって解決される。
80〜99.5%まで転化しそして第二段階でニッケル−酸化
アルミニウム−二酸化ジルコニウムを含有する担持触媒
によって転化することを特徴としている。
べて顕著に向上し流量で運転することを可能とした。こ
の方法では同時に、反応全体を非常に高い転化率で且つ
非常に高い選択率で進めることが保証される。更に、第
二段階での水素化を第一段階で未反応のカルボニル化合
物の割合が多いにもかかわらず比較的に低い温度で実施
できる点が優れている。得られる反応生成物は比較的に
僅かな蒸留費にて高純度の目的生成物にすることができ
る。
類およびその誘導体を転化するのに用いることができ
る。
チルケトン、ヘキサノン類、例えばシクロヘキサノン、
ヘプタノン類、オクタノン類、更により高級なケトン類
並びに芳香族系ケトン類、例えばアセトフェノン、ベン
ゾフェノンを用いることができ、ケトン誘導体としては
アセトール(ヒドロキシアセトン)、アセトイン(アセ
チルメチルカルビノール)、ジヒドロキシアセトン、ベ
ンゾイン、ラクトン類並びにケトセン類、例えばフルク
トースを用いることができる。
−および脂肪族アルデヒド類およびその誘導体、特に脂
環式−および脂肪族−、特に脂肪族アルデヒド類および
その誘導体を転化することができる。炭素原子数2〜18
の飽和−および不飽和脂肪族アルデヒドを用いるのが特
に重要である。アセトアルデヒドを除いて、これらのア
ルデヒド類は例えばオレフィンをヒドロホルミル化する
ことによってまたは二つの同じまたは異なるアルデヒド
をアルドール縮合することによって製造できる。これら
は予備精製した状態でも、粗反応生成物でも本発明の方
法で使用することができる。
アルデヒド、プロパナール、n-およびi-ブタナール、n-
およびi-ペンタナール、n-およびi-ヘキサナール、n-お
よびi-ヘプタナール、n-およびi-オクタナール、n-およ
びi-ノナナール、n-およびi-デカナール並びに炭素原子
数11〜18のn-およびi-アルカナール、殊にアセトアルデ
ヒド、プロパナール、n-およびi-ブタナール、n-および
i-ペンタナール、n-およびi-オクタナール、n-およびi-
ノナナール並びに炭素原子数11〜18のアルカナール、特
にプロパナール、n-およびi-ブタナール、n-およびi-オ
クタナール。
らには以下のものがある:アクロレイン、クロトンアル
デヒド、メタアクロレイン、エチルアクロレイン、プロ
ピルアクロレイン、ヘキセナール、オクテナール、殊に
クロトンアルデヒド、2-エチルヘキセナール、特に2-エ
チルヘキセナール。
合物を含有する使用物質を蒸発器で加熱しそして基体状
態で水素と一緒に第一段階に案内する。銅含有触媒は塊
状で用いる。一般にこのものは、冷却装置および加熱装
置を備えている垂直に立った管式反応器中に層として配
置する。使用物質は水素と一緒に下方から上方にまたは
好ましくは上方から下方に触媒層に案内することができ
る。
0、殊に0.1〜1.2、特に0.15〜1.0MPaの圧力で実施す
る。温度および圧力は使用物質の種類にも左右される。
反応性カルボニル化合物は、100〜130℃の比較的低い温
度で既に転化でき、一方不活性のカルボニル化合物は比
較的高い温度、例えば150〜180℃を必要とする。多くの
場合には140〜160℃の温度範囲が適していることが判っ
ている。反応温度は触媒の使用期間によっても影響を受
ける。例えば新鮮な未使用の触媒はカルボニル化合物を
低温、例えば130〜145℃で水素化することができるが、
使用した触媒は使用期間に応じて一般に比較的高い温
度、例えば150℃以上、特に155℃以上を水素化を実施す
るのに必要とする。
基準として15〜85、殊に30〜80、特に50〜70重量%の
銅、0.2〜20、殊に1.0〜10、特に2〜8重量%のMgO、0.
03〜12、殊に0.5〜8、特に1〜5重量%のCr2O3および
担体として5〜80、殊に7〜60、特に9〜50重量%のSiO
2を含有している。
合物を可能なだけ転化せずに大部分だけを転化し、第二
段階で未だ残留するカルボニル化合物を出来るだけ定量
的に相応するアルコールに転化することにある。
90〜99、特に93〜98%を転化する。転化率は使用物質の
種類、触媒その都度の活性、温度および所望の流量に左
右される。
ればならない。しかしながら、反応に有利に影響を及ぼ
す為に、一般に化学量論量より過剰に用いる。1当量の
カルボニル化合物当たり0.5〜50、殊に1〜20、特に2
〜10モルの過剰水素が第一段階における気相での水素化
に十分であることが判っている。未反応の水素は反応系
に再び戻すことができる。
によっては分離する。この反応混合物は本発明の方法の
第二段階に中間貯蔵後であってもまたは直接的にでも案
内することができる。
酸化アルミニウムおよび二酸化ジルコニウムを共沈物質
として有する担持触媒を細かく分散した懸濁物としてま
たは塊状の固定床触媒として使用することができる。反
応温度は60〜150、殊に80〜140、特に90〜130℃、中で1
00〜125℃であり、圧力は0.1〜25、殊に1.0〜15、特に
2.0〜10MPaである。
いた触媒との関係で説明した通り−使用物質の種類、カ
ルボニル化合物の残留含有量、触媒の活性および所望の
流量に依存している。
い反応温度で水素化できるが、これに対して不活性のカ
ルボニル化合物は比較的に高い温度、例えば100〜150℃
を必要とする。多くの場合には、100〜125℃の温度範囲
が適していることが判っている。反応温度は触媒の使用
期間にも左右される。例えば新鮮な未使用の触媒はカル
ボニル化合物の転化を低い温度、例えば80〜125℃で可
能とするが、使用した触媒はその使用期間に応じて一般
に比較的高い温度、例えば110℃以上、特に125℃以上で
水素化を実施する必要がある。
した状態で懸濁している触媒に不連続的にまたは連続的
に案内する(懸濁法)かまたはカルボニル化合物を含む
使用物質を水素と並流または向流状態で塊状に存在し、
固定床として配置されそしてニッケル、酸化アルミニウ
ムおよび二酸化ジルコニウムを共沈物質として含有する
担持触媒に案内する。本発明の方法を工業的に実施する
場合には固定床法がしばしば有利であり、この場合には
使用物質混合物を上方から下方に(流下法)または下方
から上方に[スンプ(sump)法]で固定床触媒に案内す
る。流下法を用いる場合には、水素を使用物質に対して
並流または向流状態で、好ましくは並流状態で案内し、
これに対してスンプ法を実施しようとする場合には水素
を使用物質混合物に対して並流状態で塊状の固定床担持
触媒に導くのが有利である。
である。しかしながら、反応に有利に影響を及ぼす為
に、一般に化学量論量より過剰に用いる。液相で水素化
を実施するには、1当量のカルボニル化合物当たり1〜
100、殊に2〜50、特に5〜10モル過剰の水素で十分で
ある。未反応の水素は反応系に戻すことができる。
て20〜90重量%のニッケル並びに、それぞれ100重量部の
ニッケルを基準として1〜30重量部、殊に3〜15重量
部、特に4〜10重量部の酸化アルミニウムおよび0.5〜2
0重量部、殊に1〜10重量部、特に1.5〜5重量部の二酸
化ジルコニウムを担体の上に共沈物質として有してい
る。
めて実施できるので、以下に該触媒の製法を詳細に説明
する。
の水溶液と混合し、塩基性化合物を、Ni、AlおよびZrを
定量的に沈澱させるのに必要とされる量を基準として化
学量論的に過剰に使用し、60〜120℃、pH7〜10で同時に
Ni、AlおよびZrを沈澱させそしてこれらを担体物質の上
に共沈物質として析出させる。
為に、混合塩溶液に遊離酸をH+:Zr4+=(2〜40):1、
殊に(3〜30):1、特に(4〜20):1の比に相応する過
剰量添加するのが有利である。遊離酸はNaOHで滴定する
ことによって測定される(終点pH=0.8)。
ができる。
/lを含む。このものは、100重量部のNi当たり1〜30、
殊に3〜15、殊に4〜10重量部のAl2O3に相当するアル
ミニウムを含有している。更にこのものは、100重量部
のNi当たり0.5〜20、殊に1〜10、殊に1.5〜5重量部の
ZrO2に相当するジルコニウムを含有している。
ミニウムの水溶性の無機−、有機−または錯塩、殊にそ
れらの硫酸塩、塩化物、酢酸塩および硝酸塩、特に硝酸
塩を水に溶解することによって製造する。
H値を有する塩基性化合物水溶液、殊にアルカリ金属炭
酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、アルカリ金属水酸化物、
水酸化アンモニウムまたは炭酸アンモニウムの水溶液を
用いる。
ルカリ金属炭酸塩を含む水溶液が正に良好な結果をもた
らす。
証する為に、塩基性化合物をNi、AlおよびZrを完全に沈
澱させるのに必要とされる量の塩基性化合物を基準とし
て5〜100、殊に10〜70、特に20〜40%だけ化学量論的に
過剰に用いる。
して混合するかまたは特に有利な変法に従って沈澱剤を
最初に準備しそして混合塩溶液を沈澱剤中に導入するこ
とによって行う。
応系で使用することができる。
体物質を添加するのが特に有利であることが判ってい
る。
2O3、SiO2、シリカゲル、多孔質珪藻土および珪土が適
している。殊に、SiO2、シリカゲル、多孔質珪藻土およ
び珪土が適し、中でも多孔質珪藻土および沈澱した珪酸
の形のSiO2を用いるのが有利である。
殊に15〜65重量部、特に35〜60重量部の担体物質を使用
する。
殊に7.3〜9、特に7.5〜8.5のpH域および60〜120、殊に
70〜100、特に95〜105℃の温度を維持する。
浄し、必要な場合には成形し、次いで乾燥しそして還元
する。
も80%、殊に少なくとも90%、特に95%以上の還元度を目
指すべきである。還元度とはニッケル金属含有量:全ニ
ッケル含有量×100%を意味する。
ル、酸化アルミニウムおよび二酸化ジルコニウムを共沈
物質として含有する担持触媒によって第一段階で未反応
のカルボニル化合物の成分を高流量で相応するアルコー
ルにできるだけ完全に転化する。
きる。カルボニル化合物を含む使用物質を第一段階では
0.3〜2.0、殊に0.5〜1.8、特に0.6〜1.5の空間速度[液
状使用物質の体積/触媒の体積×時間(V/Vh)]で吸収
しそして第二段階では0.5〜2.5、殊に0.7〜1.8、特に0.
8〜1.5の空間速度で供給する。
間速度にも影響を及ぼすし、またその逆も言える。第一
段階では高い空間速度、例えば1.5〜2.0、または1.0〜
1.5または0.6〜1.0を選択する場合には、価値ある生成
物のできるだけ高い収率を保証する為に、第二段階を相
応する適する空間速度、例えば0.5〜1.0または1.0〜1.6
または1.6〜2.4で運転するべきである。第一段階の空間
速度が大きければ大きい程、第二段階の空間速度をます
ます小さくするべきである。逆に第二段階が高い空間速
度では相応して第一段階の空間速度を小さくする必要が
ある。
カルボニル化合物、特にアルデヒド類は高い空間速度で
転化でき、一方不飽和カルボニル化合物、特にアルデヒ
ド類は若干低い空間速度を必要とする。
は第一段階で0.6〜2.4、特に0.8〜1.8でそして第二段階
で0.7〜2.0、特に0.9〜1.7であり、2-エチルヘキセナー
ルを用いる場合には第一段階で0.4〜2.0、特に0.5〜1.8
でそして第二段階で0.6〜1.8、特に0.8〜1.6である。
かしながら本発明はこれらに制限されるものではない。
O、2.0重量%のCr2O3および担体としての12重量%のSiO2
を活性状態で含有しているタブレット状触媒100mlの堆
積物を存在させる。転化すべき使用物質を液体状態で蒸
発器に供給し、次いで気体状態で水素と一緒に上記触媒
の堆積物に案内する。
しそして液体状態で更に処理する。垂直に立った管中
に、100重量部のNi、5重量部の酸化アルミニウムおよ
び3重量部の二酸化ジルコニウムを共沈物質としてそし
て40重量部のSiO2を担体として含有しているタブレット
状触媒1000mlの堆積物を存在させる。第一段階を出所と
する反応混合物を液体状態で上記触媒の堆積物に上方か
ら下方に案内する(流下法)。
質の量を変える。
の量を変える。
としてn-ブタナールを用いる。
タナールを第一段階で転化する際に生じる反応混合物を
使用物質として用いる。
の量を変える。
ブタナールを第一段階で転化する際に生じる反応混合物
を使用物質として用いる。
%のNiおよび約30〜35重量%のSiO2を有するが酸化アルミ
ニウムも二酸化ジルコニウムも含まないニッケル触媒を
用いる。
に比べて減した流量であるにもかかわらず、実施例1お
よび2において本発明に従って得られた最終生成物の品
質に達しない最終生成物が得られる。実施例1および2
の反応生成物は多大な費用をかけずに、可塑剤の製造に
適する2-エチルヘキサノールにすることができるのに、
比較例1の反応生成物ではこれに成功していない。
%のNiおよび約30〜35重量%のSiO2を有するが酸化アルミ
ニウムも二酸化ジルコニウムも含まないニッケル触媒を
用いる。
階で著しく多い流量を示し、同時に所望の価値ある生成
物に良好に転化している。本発明は、特許請求の範囲に
記載のアルコールの二段階製造法に関するものである
が、実施の態様として以下を包含している。
アルデヒド類およびアルデヒド誘導体を用いる請求項1
に記載の方法。
ヒド誘導体、特に飽和−および不飽和樹脂族アルデヒド
類を用いる請求項1または上記1項に記載の方法。
ルヘキセナールを用いる請求項1または上記1または2
に記載の方法。
特に93〜98%転化する請求項1〜3および上記1〜3の
いずれか1項に記載の方法。
を含有する担持触媒が担体物質として活性炭、アルミ
ナ、軽石、γ‐Al2O3、SiO2、シリカゲル、多孔質珪藻
土および/または珪土、殊にSiO2、シリカゲル、多孔質
珪藻土および/または珪土、特に多孔質珪藻土および/
または、沈澱した珪酸の状態のSiO2である請求項1〜4
および上記1〜4のいずれか1項に記載の方法。
を含有する担持触媒がそれぞれ100重量部のNi当たり6
〜80、殊に15〜65、特に35〜60重量部の担体物質を含有
する請求項1〜4および上記1〜5のいずれか1項に記
載の方法。
して表される空間速度が第一段階で0.5〜1.8、特に0.6
〜1.5でありそして第二段階で0.7〜1.8、特に0.8〜1.5
である請求項1〜5および上記1〜6のいずれか1項に
記載の方法。
Claims (5)
- 【請求項1】有機カルボニル化合物を高温および場合に
よっては高圧のもとで水素と二段階で反応させ、その際
有機カルボニル化合物を第一段階で気体状態で銅含有触
媒にそして第二段階で液体状態でニッケル含有触媒に供
給することによってアルコールを製造するに当たって、
上記有機カルボニル化合物を第一段階で理論値の80〜9
9.5%まで転化しそして第二段階でニッケル−酸化アルミ
ニウム−二酸化ジルコニウムを含有する担持触媒によっ
て転化することを特徴とする、上記アルコールの製造
法。 - 【請求項2】銅含有触媒が、触媒組成物を基準としてそ
れぞれ15〜85重量%の銅、0.2〜20重量%のMgO、0.03〜12
重量%のCr2O3および担体として5〜80重量%のSiO2を含
有する請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】第一段階に温度が100〜200℃で圧力が0.05
〜2.0MPaでありそして第二段階に温度が60〜150℃で圧
力が0.1〜25MPaである請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】水素化触媒が、触媒組成物を基準として20
〜90重量%のニッケル並びに、それぞれ100重量部のNiを
基準として1〜30重量部の酸化アルミニウムおよび0.5
〜20重量部の二酸化ジルコニウムを担体の上に共沈物質
として有している請求項1〜3のいずれか1項に記載の
方法。 - 【請求項5】液状使用物質の体積/触媒の体積×時間
(V/Vh)として表される空間速度が第一段階で0.3〜2.0
でありそして第二段階で0.5〜2.5である請求項1〜4の
いずれか1項に記載の方法。
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