NL8000580A - Werkwijze voor de bereiding van sec-butanol uit lineaire butenen. - Google Patents

Description

803013/vdVeken ' .

• ^

Aanvraagster : Artie S.p.A. te Palermo, Italiëo

Korte aanduiding: Werkwijze voor de bereiding van sec-butanol uit lineaire butenen· 5 De uitvinding hééft betrekking op een werkwijze voor de be reiding van sec-butanol uit lineaire butenen, en meer in het bijzonder op een werkwijze voor de bereiding van sec-butanol uit butenen die in al dan niet koolwaterstoffen bevattende frakties aanwezig zijn.

10 Volgens een bekende werkwijze kunnen lineaire butenen in aanwezigheid van verschillende katalysatoren (zuren of Lewiszuren) in de vloeibare of in de dampfase direkt gehydrateerd worden onder vorming van sec-butanol (SBA) (Brits octrooischrift 6928ΟΟ).

Deze reaktie kan ook met katalysatoren uitgevoerd worden be-15 staande uit zure kation-uitwisselende harsen (DOS 1*291*729)» bijvoorbeeld gesulfoneerde polystyreenharsen, bekend onder de handelsnamen Dowex en Amberliet.

De reaktie wordt gewoonlijk in vloeibare fase bij een temperatuur boven 120°C uitgevoerd in aanwezigheid van een grote over-20 maat water.

Onder deze omstandigheden leidt de hoge reaktietemperatuur uiteindelijk tot fysische ontleding van het hars door afscheiding van de sulfongroepen uit het polymeermateriaal, zelfs bij harsen die zogenaamd tegen hitte bestand zijn, waarin de sulfongroepen 25 met de alifatische ketens verbonden zijn (Amerikaanse ootrooi-' schrift 2.678.332).

Bovendien veroorzaakt de grote overmaat aan water, waarin de buteenhydratatie volgens de bekende werkwijze wordt uitgevoerd, een vermindering van het katalytisch vermogen van het hars en 30 wordt de hydrolyse van de onder invloed van warmte vrijgekomen sulfongroepen bevorderd.

Door de daaruit voortvloeiende vorming van in de reaktie-produkten oplosbare zure stoffen is men in vele gevallen genoodzaakt het SBA bevattende effluent vóór de zuivering te neutrali-35 seren*

Men heeft nu geheel onverwachts gevonden dat bij additie-reakties met dubbele bindingen, de katalyse met gesulfoneerde kationharsen in watervrije systemen in aanwezigheid van zuren be-39 vorderd wordt, waardoor het bijvoorbeeld mogelijk is bij matige 800 0 5 80 — 2 - temperaturen uit organische zuren en alkenen esters te bereiden. Als de in het bijzonder uit lineaire butenen verkregen esters op de juiste wijze in de aanwezigheid van dezelfde katalysator gehydroly- seerd en het gevormde SBA verwijderd wordt, kan de gehele twee-traps 5 werkwijze goedkoper uitgevoerd worden dan de direkte bereiding door hydrateren van de C^-fraktie,

De uitvinding heeft dus betrekking op een werkwijze voor de bereiding van sec-butanol uit lineaire alkenen die zich in al of niet koolwaterstof-bevattende frakties bevinden, waarbij men: 10 l) lineaire butenen in vloeibare fase met een organisch zuur bij lage temperaturen (60-100°C) verestert in aanwezigheid van ; een bij voorkeur zuur kation-uitwisselend hars, in het bijzonder een zuur gesulfoneerd kationhars (bijvoorbeeld Amberlyst 15» Amberliet IR-100, Dowex 50 ff, Wolfatit C), ! x 15 | 2) het aldus verkregen mengsel van ester en organisch zuui i (of de door destillatie gescheiden ester) in aanwezigheid van een | bij voorkeur zuur kationhars, in het bijzonder een gesulfoneerd zuur i , kationhars, bij een naar verhouding lage temperatuur (50-120°C) kata-! lytisoh hydrolyseert, waarbij men het gevormde sec-butanol door 20 : azeotropische destillatie met water of met een water-estermengsel i kontinu verwijdert en het zure organische residu naar trap 1 recircu-? leerto ! Het voordeel van de werkwijze voor de bereiding van sec- , butanol volgens de uitvinding berust op de stabiliteit van het hars, 25 het gebruik van slechts kleine hoeveelheden water bij de esterhydro-j lyse en het gebruik van katalysatoren die zonder bezwaar gedurende f lange perioden steeds opnieuw gebruikt kunnen worden«

Men verestert bij voorkeur door de frakties die lineaire butenen, het organische zuur en het kationhars bevatten onder roeren 50 in een verhitte autoclaaf met elkaar in aanraking te brengen.

De -temperatuur van 60 tot 100°C is voldoende voor zeer goede opbrengsteno

In dit geval moet de druk in de reaktor voldoende hoog | zijn om de butenen bij de heersende temperatuur in vloeibare toestand 55 J te houden, dat wil zeggen 2 tot 50 atmosfeer. De molaire verhouding 80 0 0 5 80 - 3 - van lineair buteen i;ot organisch zuur kan tussen 10:1 en 1:10 liggen, waarbij een overmaat van een van beide reagentia zonder bezwaar kan worden toegepast0

In het algemeen geeft men de voorkeur aan een overmaat aan 5 buteen.

Tot de organische zuren die men voor de verestering kan gebruiken behoren een groot aantal verschillende alifatische zuren met 2 tot 8 koolstofatomen, bijvoorbeeld azijnzuur, propionzuur, boterzuur, isoboterzuur, valeriaanzuur, capronzuur en heptaanzuur.

10 De duur van de reaktie hangt af van de temperatuur en van de hoeveelheid en het type van het gebruikte kationhars. Na afscheiding van de katalysator door filtreren of dekanteren kan men het bij ;de esterbereiding gevormde mengsel van ester en organisch zuur hydro-lyseren (waarbij het ook mogelijk is de ester door destilleren te 15 |verwijderen) nadat men de daarin opgeloste butenen en andere lichte jprodukten heeft verwijderde i • De esterhydrolyse voert men bij voorkeur uit in een houder i ;waarop een destillatiekolom is aangebracht, in aanwezigheid van een |zuur gesulfoneerd kationhars waarbij men roert of de in de oplossing 20 jondergedompelde katalysator fixeert.

ΐ Het water wordt bij voorkeur toegevoegd als de temperatuur ! ! van het systeem tussen 30 en 120°C ligt, bij voorkeur tijdens het koken bij een druk beneden normaal (tussen 10 en 760 mm kwik).

i ' Men kan het gevormde sec-butanol kontinu als azeotroop met 25 water of water en ester verwijderen.

Men kan het water ook geleidelijk aan het systeem toevoegen. De molaire verhouding van water tot ester kan variëren van •0,1:1 tot 100:1, bij voorkeur 2:1 tot 10:1.

De duur van de eerste reaktie voor de verwijdering van 30 sec-butanol is afhankelijk van de reaktietemperatuur en van de hoeveelheid water en katalysator die bij de hydrolyse., gebruikt worden.

De uitvinding wordt nu aan de hand vari de volgende voorbeelden nader toegelicht,

Voorbeeld I0 35. j De eerste proef wordt uitgevoerd met azijnzuur, Amberlyst 80 0 0 5 80 - 4 - 15 en een lineaire butyl-bevattende fraktie met de volgende samenstelling: verzadigde Cy~koolwaterstoffen 23,8 gew»$ trans-buteen-2 10,2 " 5 cis-buteen-2 2,2 " buteen-1 60,2 n isobutyleen 3 »6 '*

Men roert 300 g (6 mol) azijnzuur, 5^0 g lineaire butenen en 60 g Amberlyst 15 - H-hars 10 uur bij een temperatuur van 90°C, in 10 een autoclaaf,»

Vervolgens scheidt men bij omgevingstemperatuur door dekan-· teren de vloeibare produkten van het hars en analyseerto De opbrengst aan ester bedraagt 60$e ! I Men plaatst 400 g van het sec-butylacetaat (320 g, d.w.z* 15 j2,76 mol) bevattende mengsel in een kolf voorzien van een druppel-

Jtrechter en koeler, waarop een destillatiekolom is aangebracht* Aan jde reaktie-oplossing voegt men 30 g Amberlyst 15-H toe en verwarmt hei

Isysteem onder roeren op 90°C, voegt geleidelijk 60 ml (3,3 mol) water i ttoe en begint na een reaktie van 1 uur met de verwijdering van sec-20 jbutanol in de vorm van een ternair azeotroop (kookpunty^Q /water-SBA- i .

Isec-butylacetaat - 85,5°C)· Men scheidt de organische fase die 45 'gew«$ sec-butanol, 52 gew0$ sec-butylacetaat en 3 gew„^ water bevat van de waterfase en destilleert onder druk (1100 mm kwik), waarbij men 130 g SBA met een zuiverheid van 92$ verkrijgt* 25 Voorbeeld II.

Men herhaalt de proef van voorbeeld I met propionzuur in plaats van azijnzuur en werkt bij dezelfde temperatuur en molaire verhouding van propionzuur : buteen : katalysator*

Men verkrijgt na een 4 uur durende reaktie het sec-butyl-30 propionaat in een opbrengst van 65$e

Het van het hars gescheiden mengsel van propionzuur en sec-butylpropionaat wordt gehydrolyseerd. Aan de organische oplossing (460 g), die 36Ο g, d*w*z« 2,8 mol sec-butylpropionaat bevat, voegt men na overbrengen in een hydrolysekolf 40 g Amberlyst 15-H toe en 35 verhoogt de temperatuur van het systeem op 95° C. Men voegt 40 cc 800 0 5 80 * - 5 - water aan de oplossing toe, die men ongeveer 2 uren op deze temperatuur konstant houdt# Daarop begint men met de verwijdering van sec-butanol in de vorm van een bij 87-92°C overgaande fraktie die water, sec-butanol en sec-butylpropionaat bevat. Men scheidt de organische 5 fase van de waterfase en verkrijgt na rectificatie sec-butanol (kookpunt 760 * 99»5°c) met een zuiverheid van 97»5$» i j t ' i i t i i ? i.

] i ï i ? i 80 0 0 5 80

Claims (2)

10, Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de molaire verhouding van water tot ester tijdens de hydrolyse varieert van 0,1 tot 1 tot 100:1 bij voor keur 2:1 tot 10:1, 11» Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 35 |dat de temperatuur tijdens het veresteren 60 tot 100°C bedraagt, 800,0 5 80 - 7 - s.

12. Y/erkvd.jze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de temperatuur tijdens de hydrolyse 30 tot 120°C bedraagte i i i i s t i J ! i i 5 i i ! 'i i i j i 80 0 0 5 80