WO2000026166A1 - Verfahren zur herstellung von alkoholen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von alkoholen Download PDF

Info

Publication number
WO2000026166A1
WO2000026166A1 PCT/EP1999/007745 EP9907745W WO0026166A1 WO 2000026166 A1 WO2000026166 A1 WO 2000026166A1 EP 9907745 W EP9907745 W EP 9907745W WO 0026166 A1 WO0026166 A1 WO 0026166A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydrogenation
alcohols
catalysts
zirconium dioxide
esters
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/007745
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Fischer
Shelue Liang
Martin Merger
Joachim Wulff-Döring
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Aktiengesellschaft filed Critical Basf Aktiengesellschaft
Publication of WO2000026166A1 publication Critical patent/WO2000026166A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/132—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
    • C07C29/136—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH
    • C07C29/147—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof
    • C07C29/149—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00—Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/12—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/14—The ring being saturated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00—Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/12—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/16—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring the ring being unsaturated

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of alcohols, by gas phase hydrogenation of carboxylic acids or their esters at temperatures from 250 to 400 ° C and pressures from 25 to 60 bar in the presence of predominantly oxides of the fourth main and secondary group, in particular containing zirconium dioxide Catalysts.
  • the hydrogenation of special esters namely the phenylacetic acid ester with copper / zirconium dioxide catalysts at 90 bar, is known, the preferred pressure range 70 being generally 40 to 120 bar.
  • copper catalysts have the disadvantage of sensitivity to halogen impurities in the starting compounds and the disadvantage of a limited catalyst life. Regeneration is in most Cases not possible, so that the used catalysts must also be worked up or deposited.
  • the object was therefore to develop a process for the preparation of alcohols by hydrogenation of carboxylic acids and their esters which can be operated at reduced pressures, at least at medium pressures which are easier to implement technically, and the hydrogenation catalysts of which can be regenerated.
  • EPA 585 053 also describes how to convert carboxylic acids and their derivatives, such as esters, nitriles or amides, with alcohols as hydrogen transfer agents in the gas or liquid phase in the presence of Ti0 2 / Zr0 2 catalysts to give corresponding alcohols.
  • Comparative example 1 also describes the reaction of n-decanoic acid to n-decanol with i-propanol in the presence of only partially dehydrated zirconium hydroxide. For 300 ° C and normal pressure, an n-decanol yield of 34% (conversion 100%) is given.
  • bismuth oxide / Zr0 2 and tin oxide / Zr0 2 catalysts can also be used according to JP 060 651 25 and JP 060 634 01.
  • Zirconium dioxide which can be doped with other elements, especially chromium, to corresponding aldehydes and / or alcohols.
  • n-heptanoic acid and n-heptanoic acid methyl ester yields of 62% and 33.9% (Examples 9 and 10) are achieved, starting from propionic acid (Example 14) and valeric acid (Example 16) Propanol with a yield of 34.6% and n-pentanol only in traces (n-valeraldehyde yield 37.1%).
  • propionic acid Example 14
  • valeric acid Example 16
  • butyric acid Example 15
  • n-butyraldehyde Yield 15.8%
  • n-butanol yield 30%
  • JP 6 2108-832 A There is no teaching in JP 6 2108-832 A of how to obtain alcohols starting from aliphatic and cycloaliphatic carboxylic acids and their esters with high yields and selectivities. It is only noted that more alcohol is obtained when the number of carbon atoms in the carboxylic acid is low.
  • WO 95/33741 describes the hydrogenation of carboxylic acids to aldehydes at generally normal pressure above e.g. Lanthanum (III) oxide on catalysts containing zirconium dioxide is known.
  • Saturated aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and heterocyclic mono- and polycarboxylic acids and their esters can be used as starting materials for the process according to the invention.
  • Examples are acetic acid, n-hexanoic acid, n-hexanoic acid methyl ester, n-decanoic acid, Valeriansä ⁇ redirnethyj.
  • ester cyclohexane carboxylic acid, cyclohexanecarboxylic acid methyl ester, 1,4-cyclohexanedi - carboxylic acid dimethyl ester, cyclohexanecarboxylic acid n-butyl ester, terephthalic acid, terephthalic acid dimethyl ester, benzoic acid methyl ester, benzoate, nicotomate, carbropyrate, tetraphonate 3-carboxylic acid methyl ester or furan-3-carboxylic acid methyl ester or acrylic acid methyl ester.
  • esters are used as starting compounds, esters with C 1 -C -alcohol components are preferred and with Cj . - and C 2 alcohol components are particularly preferred.
  • Oxides of the fourth main and subgroup in particular titanium dioxides, zirconium dioxides, hafnium dioxides and tin oxides, are suitable as catalysts.
  • Zirconium dioxides which can be in the monoclinic, cubic or tetragonal crystal lattice form, are preferred.
  • zirconium dioxide is used, consisting of 50-100%, preferably 60-98%, particularly preferably 70-95% of monoclinic zirconium dioxide.
  • these catalysts are available in a manner known per se (cf., for example, Catal. Rev. Sci. Eng. 27, pages 341 to 372 (1985)). They are, for example, by loosening zirconium compounds, e.g.
  • zirconium nitrate or zirconyl chloride in water, precipitations of zirconium hydroxides with alkali, alkaline earth metal hydroxides or ammonia, washing the water-containing zirconium hydroxide obtained, drying and calcining at 300 to 850 ° C.
  • the zirconium dioxide used generally has a BET surface area of 5 to 150, preferably 20 to 130 and in particular 40 to 120 m 2 / g, the catalyst determined by the Brunauer-Emmett-Teller method under the BET surface area Surface is to be understood (cf. Z. Anal. Chem. 238, page 187 (1968)).
  • the zirconium dioxide should be neutral, i.e. contain as few basic and acidic centers as possible. So basic catalyst centers z. B. lead by aldol condensation of the aldehydes passed through the hydrogenation to yield losses. Acidic catalyst centers can reduce the yields of the desired alcohols by elimination of water to olefins or by ether formation.
  • water-containing oxides of the fourth main and sub-group for example "water-containing" zirconium dioxide containing OH groups (Bull. Chem. Soc. Jpn. 62, 2353, (1998), which precipitates a zirconium salt solution with alkali, Washing, drying at 80 ° C and heating to 300 ° C for 5 hours is available.
  • the Zr0 catalysts can be used as supported catalysts on an inert support known per se, such as silicon dioxide or aluminum oxide, and above all as unsupported catalysts. They are suitable in the form of strands, preferably 1 to 5 mm in diameter, pellets or balls. (All quantities relating to the composition of the catalysts relate to their active mass, so do not take into account the support materials).
  • zirconium dioxide it may be useful to add small amounts of one or more elements to the zirconium dioxide to increase the structural stability and service life of the catalyst.
  • elements which are present predominantly in oxidic form in the finished zirconium dioxide catalyst, are lanthanide elements such as lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and Lutetium.
  • the compounds of lanthanum and praseodymium, and in addition those of cerium, samarium, neodymium and europium, are particularly suitable as constituents of the catalysts used according to the invention.
  • Sulfate-doped oxides of the fourth main and sub-group can also be used.
  • Elements such as chromium, manganese, phosphorus, zinc, indium, tin, lead, vanadium or iron are also suitable for use. Chromium is particularly indicated when aliphatic carboxylic acids and esters are to be hydrogenated to alcohols.
  • the atomic ratio of the added element to zirconium dioxide is generally 0.005 to 0.3, preferably 0.05 to 0.2.
  • the catalysts can be arranged in a fixed bed or a fluidized bed reactor.
  • the hydrogenation can be carried out from top to bottom or from bottom to top. At least as much hydrogen is expediently used as the hydrogenating agent and carrier gas so that starting materials, intermediates and products never become liquid during the reaction.
  • the excess hydrogen is preferably circulated, and a small part can be discharged as waste gas to remove inerts such as methane and carbon monoxide. It can be a reactor or several reactors, connected in series or in parallel to each other, can be used.
  • the hydrogenation temperature is 250 ° C to 400 ° C, preferably 270 ° C to 5 370 ° C, particularly preferably 300 to 350 ° C.
  • the reaction pressure when using undoped zirconium dioxide is 25 bar to 60 bar, preferably 30 bar to 50 bar, particularly preferably 35 bar to 50 bar.
  • the molar ratio of hydrogen to the carboxylic acid or ester used is generally 20 to 300, preferably 50 to 150, particularly preferably 70 to 130.
  • Deactivated zirconia catalysts can e.g. B. regenerate by burning with air at temperatures from 300 ° C to 700 ° C many times.
  • the catalyst load is generally 0.01 to 0.3, preferably 0.05 to 0.2, particularly preferably 0.05 to 0.15 kg of ester or acid to be hydrogenated per liter of catalyst / hour.
  • the hydrogenation is advantageously carried out continuously.
  • the hydrogenation discharges are preferably worked up by distillation after the condensation of the hydrogenation discharge 5.
  • the hydrogenation discharge essentially consists of the alcohol formed by hydrogenation, furthermore alcohol or water liberated by hydrogenation of ester or acid groups, and unreacted acid, ester or intermediate aldehyde. Small amounts of olefins, hydrocarbons, ethers or esters can occur as by-products.
  • E evaporator
  • R 1.4 1-tube reactor (30 x 2000 5 mm)
  • Ci and C 2 a pressure separator
  • S pressure separator
  • K Circulating gas compressor
  • T discharge vessel
  • zirconium dioxide from Norton was used, with the designation XZ 16075. These are 3 mm strands with a BET surface area of 50 m 2 / g. The zirconia was more than 90% monoclinic.
  • La 2 0 3 (3% La) / Zr0 2 was obtained by impregnating 3 mm Zr0 2 strands (Norton, SN 9516321) with La (N0 3 ) 3 solution, drying for four hours at 120 ° C. and calcining at 400 for six hours ° C.
  • the catalyst zone was delimited at the top and bottom by a layer of quartz rings. Recycle gas was used in all cases, with 10% of the recycle gas (5) being discharged and replaced by the same amount of fresh hydrogen.
  • the starting compounds (1) were metered into the evaporator using a pump (P), where they were evaporated and mixed with preheated hydrogen (2) were passed into the reactor in gaseous form.
  • the molar ratio ester / hydrogen of the input streams 1 and 2 was determined by weighing the amount of output product supplied and measuring the hydrogen streams.
  • the hydrogenation discharge was weighed after the condensation. Its composition was quantified by gas chromatography using an internal standard (diethylene glycol dimethyl ether). Each test setting was operated for several days without change, only then was the hydrogenation output analyzed.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Alkoholen durch Gasphasenhydrierung von Carbonsäuren der Formel R-COOH, in der R aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste bedeutet, oder deren Estern bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Gegenwart von Katalysatoren, die als hydrieraktive Bestandteile Oxide von Elementen der vierten Hauptgruppe und/oder Nebengruppe enthalten oder aus diesen bestehen, bei dem man die Hydrierung ohne Zusatz von als Wasserstoffüberträger geeigneten Alkoholen bei Temperaturen von 250 °C bis 400 °C und Drücken von 25 bar bis 60 bar durchführt.

Description

Verfahren zur Herstellung von Alkoholen
Beschreibung 5
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkoholen, durch Gasphasenhydrierung von Carbonsäuren oder deren Estern bei Temperaturen von 250 bis 400°C und Drücken von 25 bis 60 bar in Gegenwart von überwiegend Oxide der vierten Haupt- und Neben- 10 gruppe, insbesondere Zirkondioxid enthaltenden Katalysatoren.
Es ist aus DE-A-2 519 817 bekannt, Carbonsäuren in der Flüssigphase, z. B. in Gegenwart von Katalysatoren, die Rhenium und/oder Elemente der achten Nebengruppe enthalten, zu Alkoholen zu hy-
15 drieren. Hierfür werden im allgemeinen hohe Temperaturen von 200°C und mehr und hohe Drucke von 200 bar und darüber benötigt. Die Katalysatoren lassen sich in vielen Fällen nach ihrer Des- aktivierung nicht regenerieren. Wenn sie große Mengen an teuren Metallen enthalten, müssen die Katalysatoren aufgearbeitet wer-
20 den, um die Metalle zurückzugewinnen. Ist eine Aufarbeitung aus technischen Gründen nicht möglich oder aus wirtschaftlicher Sicht nicht angezeigt, müssen die verbrauchten Katalysatoren, meist unter hohem Kostenaufwand, deponiert werden.
25 Aus DE-A-2 543 673 ist weiterhin bekannt, Carbonsäureester in der Flüssigphase oder Gasphase, vor allem in Gegenwart von überwiegend Kupfer enthaltenden Katalysatoren, wie Kupferchromit- Katalysatoren oder Kupfer, Mangan und Aluminium enthaltenden Katalysatoren, zu Alkoholen zu hydrieren. Bei Ester-Hydrierungen
30 in der Flüssigphase werden im allgemeinen wie im Fall der Carbonsäure-Hydrierung Temperaturen über 200°C und Drucke über 200 bar benötigt (WO 97/31882). Führt man Ester-Hydrierungen in der Gas - phase durch, so bleiben die Hydriertemperaturen im Bereich von 200°C, die Reaktionsdrucke sinken dagegen in einen Bereich um
35 50 bar ab (U.S. 5.395.990).
Ferner ist die Hydrierung von speziellen Estern, nämlich der Phenylessigsäureester mit Kupfer/Zirkondioxidkatalysatoren bei 90 bar bekannt, wobei allgemein als bevorzugter Druckbereich 70 40 bis 120 bar angegeben ist.
Allgemein gilt, dass Kupfer-Katalysatoren den Nachteil der Empfindlichkeit gegenüber Halogen-Verunreinigungen in den Ausgangsverbindungen und den Nachteil einer begrenzten Katalysa- 45 tor-Standzeit aufweisen. Eine Regenerierung ist in den meisten Fällen nicht möglich, so daß sich ebenfalls eine Aufarbeitung oder Deponierung der gebrauchten Katalysatoren anschließen muß.
Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Alkoholen durch Hydrierung von Carbonsäuren und ihren Estern zu entwickeln, das bei reduzierten Drücken, zumindest bei technisch leichter realisierbaren mittleren Drücken betrieben werden kann und dessen Hydrierkatalysatoren regeneriert werden können.
Aus der Patentliteratur sind für Hydrierungen unter niedrigem Druck lediglich Hydrierungen unter Zusatz von Alkoholen als WasserstoffÜberträger bekannt:
So gelingt es nach EPA 285 786, Carbonsäuren und ihre Ester an- stelle von Wasserstoff mit Alkoholen, insbesondere 2 - 6 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkoholen als Wasserstoffüberträger zu entsprechenden Alkoholen zu hydrieren. Besonders bevorzugt dabei ist i-Propanol. Die Umsetzung erfolgt bei 250 - 450°C und Normaldruck in der Gas- und Flüssigphase in Gegenwart von nur teilweise dehydratisierten Zirkon-, Titan- oder Zinnoxiden, die z. B. durch Erhitzen entsprechender Hydroxide auf Temperaturen von bis zu 300°C hergestellt werden.
Weiterhin ist in EPA 585 053 beschrieben, Carbonsäuren und ihre Derivate, wie Ester, Nitrile oder Amide, mit Alkoholen als Was- serstoffüberträger in der Gas- oder Flüssigphase in Gegenwart von Ti02/Zr02-Katalysatoren zu entsprechenden Alkoholen umzusetzen. Im Vergleichsbeispiel 1 ist auch die Umsetzung von n-Decansäure zu n-Decanol mit i-Propanol in Gegenwart von nur teilweise dehydra- tisiertem Zirkonhydroxid beschrieben. Für 300°C und Normaldruck wird eine n-Decanol-Ausbeute von 34 % (Umsatz 100 %) angegeben.
Anstelle von Ti02/Zr02- atalysatoren sind nach JP 060 651 25 und JP 060 634 01 auch Wismut-oxid/Zr02 und Zinnoxid/ Zr02-Katalysatoren verwendbar.
Die Verwendung von Alkoholen als alleiniger Wasserstofflieferant hat den Nachteil, daß die für die Hydrierung eingesetzten Alkohole in entsprechende Ketone umgewandelt werden und damit verlo- ren gehen. Da pro Mol Carbonsäure oder Ester zwei Mole Alkohol verbraucht werden und das besonders kostengünstige Methanol nach der zitierten Literatur nicht zu den bevorzugten Hydrieralkoholen gehört, ist diese Methode nur für die Herstellung hochpreisiger Alkohole nutzbar. Schließlich ist die Hydrierung von Carbonsäuren zu den entsprechenden Aldehyden bei niedrigen Drücken bekannt. So ist in JP 6 2108-832-A die Gasphasen-Hydrierung von aliphatischen und cyclo- aliphatischen Carbonsäuren mit Wasserstoff bei 200 - 500°C und Normaldruck in Gegenwart von bei 300 bis 950°C calciniertem
Zirkondioxid, das mit weiteren Elementen wie vor allem Chrom dotiert sein kann, zu entsprechenden Aldehyden und/oder Alkoholen beschrieben.
In allen Patentbeispielen in JP 6 2108-832 wird die Hydrierung mit Wasserstoff bei Normaldruck durchgeführt. Ausgehend von cycloaliphatischen Carbonsäuren wie Cyclohexancarbonsäure wird mit undotiertem Zirkondioxid bei 300 - 350°C und Normaldruck mit Selektivitäten von 98 - 99 % überwiegend Cyclohexancarbaldehyd erhalten (Beispiele 1 - 7) . Mit der aliphatischen Carbonsäure Pivalinsäure wird Pivaldehyd mit 100 %iger Selektivität erhalten (Beispiel 8) . Ausgehend von aliphatischen Carbonsäuren oder ihren Estern, die zwei alpha-Wasserstoffatome besitzen, werden dagegen mit chromdotiertem Zirkondioxid bei 320 °C und Normaldruck die entsprechenden Alkohole oder Gemische aus Alkoholen und Aldehyden im mäßigen Ausbeuten und Selektivitäten erhalten. So erzielt man ausgehend von n-Heptansäure und n-Heptansäuremethylester n-Hepta- nol-Ausbeuten von 62 % bzw. 33,9 % (Beispiele 9 und 10), ausgehend von Propionsäure (Beispiel 14) und Valeriansäure (Beispiel 16) n-Propanol mit einer Ausbeute von 34,6 % und n-Pentanol nur in Spuren (n-Valeraldehyd-Ausbeute 37,1 %) . Ausgehend von Buttersäure (Beispiel 15) wird ein Gemisch aus n-Butyraldehyd (Ausbeute 15,8 %) und n-Butanol (Ausbeute 30 %) gefunden.
Eine Lehre, wie man ausgehend von aliphatischen und cycloaliphatischen Carbonsäuren und ihren Estern mit hohen Ausbeuten und Selektivitäten entsprechende Alkohole erhält, wird im JP 6 2108-832 A nicht gegeben. Es wird nur angemerkt, daß mehr Alkohol erhalten wird, wenn die Zahl der Kohlenstoffatome in der Carbonsäure niedrig ist.
Ferner ist aus WO 95/33741 die Hydrierung von Carbonsäuren zu Aldehyden bei im allgemeinen Normaldruck über z.B. Lanthan (III) oxid auf Zirkondioxid enthaltenden Katalysatoren be- kannt.
Es bestand nun die Aufgabe, ein Verfahren verzuschlagen, das es ermöglicht, Alkohole durch Hydrierung von Carbonsäuren oder deren Estern herzustellen, ohne dass hohe Drücke oder Alkoholzusatz als WasserstoffÜberträger erforderlich sind. Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung von Alkoholen durch Gasphasenhydrierung von Carbonsäuren oder deren Estern über oxidischen Katalysatoren bei dem man
a) Carbonsäuren der Formel I R-COOH I, in der R aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste bedeutet oder deren Ester,
b) in Gegenwart von Katalysatoren, die als hydrieraktive
Bestandteile Oxide von Elementen der vierten Hauptgruppe und/ oder Nebengruppe enthalten oder aus diesen bestehen,
c) ohne Zusatz von niedermolekularen Alkoholen,
d) bei Temperaturen von 250°C bis 400°C und Drücken von 25 bis 60 bar hydriert.
Es war überraschend, daß es durch die spezielle Maßnahmenkombina- tion gelingt, Carbonsäuren und ihre Ester mit hohen Ausbeuten und Selektivitäten zu den entsprechenden Alkoholen zu hydrieren, wobei weder hohe Drücke erforderlich sind noch Alkohole zugesetzt werden müssen.
Obgleich man vielleicht prima facie hätte annehmen können, dass die Bildung der Alkohole bei höheren Drücken als die in WO 95/33741 gewählten begünstigt ist, war es dennoch überraschend, dass im erfindungsgemäßen Druckbereich von 25 bis 60 bar mit den beanspruchten speziellen Katalysatoren sehr gute Selektivitäten zu den Alkoholen erzielt werden können, da bei diesen mittleren Drücken der Fachmann vielmehr hätte erwarten müssen, dass an den sauren Zentren der erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren intermolekulare Nebenreaktionen, wie die erhebliche Bildung von Ethern aus den entstandenen Alkoholen oder die Bildung von Estern aus den Produktalkoholen mit den Ausgangscarbonsäuren, stattfinden würden, wie dies in Bull. Chem. Soc. Jpn., 62., 2353-2361 (1989) zumindest für das auch erfindungsgemäß zu verwendende noch OH-Gruppen enthaltende "wasserhaltige" Zirkondioxid beschrieben ist. Dies ist aber nich der Fall, vielmehr werden die Alkohole in sehr guten Selektivitäten gebildet und Ether und Ester entstehen nur in sehr geringem Maße.
Als Ausgangsstoffe für das erfindungsgemäße Verfahren können gesättigte aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und hetero- cyclische Mono- und Polycarbonsäuren und ihre Ester eingesetzt werden. Beispiele sind Essigsäure, n-Hexansäure, n-Hexansäureme- thylester, n-Decansäure, Valeriansäυredirnethyj. ester, Cyclohexan- carbonsaure , Cyclohexancarbonsauremethylester, 1 , 4-Cyclohexandi - carbonsauredimethylester, Cyclohexancarbonsaure-n-butylester , Terephthalsaure, Terephthalsauredimethylester, Benzoesauremethyl - ester, Benzoesaure, Nicotmsaure, Nicotinsauremethylester, Tetra- hydropyran-4-carbonsaure, Tetrahydropyran-4-carbonsauremethyl - ester, Tetrahydrofuran-3-carbonsauremethylester oder Furan-3-carbonsauremethylester oder Acrylsauremethylester .
Verwendet man Ester als AusgangsVerbindungen, so sind Ester mit Cι-C -Alkoholkomponenten bevorzugt und mit Cj.- und C2-Alkohol- komponenten besonders bevorzugt.
Als Katalysatoren kommen Oxide der vierten Haupt- und Neben- gruppe, vor allem Titandioxide, Zirkondioxide, Hafniumdioxide und Zinnoxide, in Betracht.
Bevorzugt sind Zirkondioxide, die in der monoklinen, kubischen oder tetragonalen Kristallgitterform vorliegen können. Insbesondere wird Zirkondioxid, zu 50 - 100 %, bevorzugt 60 - 98 %, besonders bevorzugt zu 70 - 95 % aus monoklinem Zirkondioxid besteht verwendet. Diese Katalysatoren sind, sofern nicht käuflich, in an sich bekannter Weise erhältlich (vgl. z. B. Catal. Rev. Sei. Eng. 27, Seite 341 bis Seite 372 (1985)). Sie werden beispielsweise durch Losen von Zirkonverbindungen, z. B. Zirkon- nitrat oder Zirkonylchlorid, in Wasser, Ausfällen von Zirkonhy- droxiden mit Alkali-, Erdalkalihydroxiden oder Ammoniak, Waschen des erhaltenen wasserhaltigen Zirkonhydroxids, Trocknen und Calcinieren bei 300 bis 850°C erhalten.
Das verwendete Zirkoniumdioxid hat in der Regel eine BET-Oberfla- che von 5 bis 150, vorzugsweise 20 bis 130 und insbesondere 40 bis 120 m2/g, wobei unter der BET-Oberflache die nach der Brunauer-Emmett-Teller-Methode bestimmte Katalysator-Oberflache zu verstehen ist (vgl. Z. Anal. Chem. 238, Seite 187 (1968)). Das Zirkondioxid sollte neutral sein, das heißt möglichst wenige basische und saure Zentren enthalten. So können basische Katalysatorzentren z. B. durch Aldolkondensation der bei der Hydrierung durchlaufenen Aldehyde zu Ausbeuteverlusten fuhren. Saure Katalysatorzentren können die Ausbeuten der gewünschten Alkohole durch Wasserabspaltung zu Olefinen oder durch Etherbildung verringern.
Weiterhin geeignet sind "wasserhaltige" ("hydrous") Oxide der vierten Haupt- und Nebengruppe, z.B. "wasserhaltiges", OH-Gruppen enthaltendes Zirkondioxid (Bull. Chem. Soc. Jpn. 62, 2353, (1998), das durch Fallung aus einer Zirkonsalzlόsung mit Alkali, Waschen, Trocknen bei 80°C und Erwärmen auf 300°C für 5 Stunden erhältlich ist.
Die Zr0 -Katalysatoren können als Trägerkatalysatoren auf einem an sich bekannten inerten Träger wie Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid und vor allem als Vollkatalysatoren eingesetzt werden. Sie eignen sich in Form von Strängen, vorzugsweise von 1 bis 5 mm größtem Durchmesser, Pellets oder Kugeln. (Alle Mengenangaben über die Zusammensetzung der Katalysatoren beziehen sich auf deren aktive Masse, berücksichtigen also die Trägermaterialien nicht) .
Es kann sinnvoll sein, dem Zirkondioxid zur Steigerung der Strukturstabilität und Standzeit des Katalysators geringe Mengen eines oder mehrere Elemente hinzuzufügen. Beispiele für derartige Elemente, die im fertigen Zirkondioxid-Katalysator überwiegend in oxidischer Form vorliegen, sind Lanthanid-Elemente wie Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium.
Vor allem die Verbindungen des Lanthans und Praseodyms, und daneben die der Cers, Samariums, Neodyms und Europiums, eignen sich als Bestandteile der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren.
Weiterhin können sulfatdotierte Oxide der vierten Haupt- und Nebengruppe verwendet werden.
Des weiteren sind zur Mitverwendung Elemente wie Chrom, Mangan, Phosphor, Zink, Indium, Zinn, Blei, Vanadium oder Eisen geeignet. Chrom ist vor allem dann angezeigt, wenn aliphatische Carbonsäuren und Ester zu Alkoholen hydriert werden sollen.
Das Atomverhältnis des zugesetzten Elements zu Zirkondioxid be- trägt im allgemeinen 0,005 bis 0,3, bevorzugt 0,05 bis 0,2.
Die Katalysatoren können in einem Festbett- oder einem Wirbel - bettreaktor angeordnet sein. Die Hydrierung kann von oben nach unten oder von unten nach oben, durchgeführt werden. Dabei wird zweckmäßig mindestens so viel Wasserstoff als Hydriermittel und Trägergas verwendet, daß Edukte, Zwischenprodukte und Produkte während der Reaktion nie flüssig werden. Der überschüssige Wasserstoff wird vorzugsweise im Kreis geführt, wobei ein kleiner Teil als Abgas zur Entfernung von Inerten wie Methan und Kohlen- monoxid ausgeschleust werden kann. Es können dabei ein Reaktor oder mehrere Reaktoren, hintereinander oder parallel zueinander geschaltet, verwendet werden.
Die Hydriertemperatur beträgt 250°C bis 400°C, bevorzugt 270°C bis 5 370°C, besonders bevorzugt 300 bis 350°C.
Der Reaktionsdruck bei Verwendung von undotiertem Zirkondioxid beträgt 25 bar bis 60 bar, bevorzugt 30 bar bis 50 bar, besonders bevorzugt 35 bar bis 50 bar. 0
Das Molverhältnis von Wasserstoff zur eingesetzten Carbonsäure oder dem Ester beträgt im allgemeinen 20 bis 300, bevorzugt 50 bis 150, besonders bevorzugt 70 bis 130.
5 Desaktivierte Zirkondioxid-Katalysatoren lassen sich z. B. durch Abbrennen mit Luft bei Temperaturen von 300°C bis 700°C viele Male regenerieren.
Die Katalysator-Belastung beträgt in der Regel 0,01 bis 0,3, 0 bevorzugt 0,05 bis 0,2, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,15 kg zu hydrierender Ester oder Säure pro Liter Katalysator/Stunde.
Die Hydrierung wird zweckmäßig kontinuierlich durchgeführt. Die Hydrierausträge werden nach der Kondensation des Hydrieraustrags 5 bevorzugt destillativ aufgearbeitet.
Der Hydrieraustrag besteht im wesentlichen aus dem durch Hydrierung gebildeten Alkohol, weiterhin durch Hydrierung von Esteroder Säuregruppen freigesetztem Alkohol oder Wasser, und nicht 0 umgesetzter Säure, Ester oder intermediär auftretendem Aldehyd. Als Nebenprodukte können in geringem Maße Olefine, Kohlenwasserstoffe, Ether oder Ester auftreten.
Bei unvollständigem Umsatz im Hydrieraustrag enthaltene Ausgangs- 5 und Zwischenverbindungen können destillativ abgetrennt und in die Hydrierstufe zurückgeführt werden.
Beispiele
0 a) Hydrierapparatur:
Die Versuche wurden in der in Fiσ. 1 schematisch dargestellten Hydrierapparatur kontinuierlich durchgeführt. Sie besteht aus einem Verdampfer (E) , einem 1,4 1-Rohrreaktor (30 x 2000 5 mm) (R) , zwei Kühlern Ci und C2 und einem Druckabscheider (S) zur Gewinnung der kondensierbaren Komponenten aus dem Wasserstoffstr m, einem Kreisgasverdichter (K) zur Rückführung des Kreisgaswasserstoffs (3) und einem Austragsgefäß (T) zum Sammeln des Reaktionsaustrags (4) .
Durchführung der Versuche:
In den Beispielen wurde Zirkondioxid der Firma Norton verwendet, mit der Bezeichnung XZ 16075. Hierbei handelt es sich um 3 mm Stränge mit einer BET-Oberflache um 50m2/g. Das Zirkondioxid war zu mehr als 90 % monoklin.
La203 (3% La) /Zr02 wurde durch Tränken von 3 mm Zr02-Strängen (Firma Norton, SN 9516321) mit La (N03) 3 -Lösung, vierstündiges Trocknen bie 120°C und sechsstündiges Calcinieren bei 400°C hergestellt.
Die Katalysatorzone wurde am oberen und unteren Ende durch eine Schicht Quarzringe begrenzt. In allen Fällen wurde mit Kreisgas gearbeitet, wobei 10 % des Kreisgases (5) ausgeschleust und durch die gleiche Menge Frischwasserstoff er- setzt wurden.
Die Ausgangsverbindungen (1) wurden mit einer Pumpe (P) in den Verdampfer dosiert, wo sie verdampft und mit vorgeheiztem Wasserstoff (2) vermischt gasförmig in den Reaktor geleitet wurden. Das Molverhältnis Ester/Wasserstoff der Eingangs - ströme 1 und 2 wurde durch Wägung der zugeführten Menge an Ausgangsprodukt und Messung der Wasserstoffströme ermittelt.
Der Hydrieraustrag wurde nach dem Kondensieren gewogen. Seine Zusammensetzung wurde gaschromatographisch unter Verwendung eines inneren Standards (Diethylenglykoldimethylether) quantitativ bestimmt. Jede Versuchseinstellung wurde mehrere Tage ohne Änderung betrieben, erst dann wurde der Hydrieraustrag analysiert.
R-COOR' + H2 R-CH2OH + R-CHO + RCOOCH2R + R-CH2-0-CH2-R
(1) [Kat.] (2) (3) (4) (5)
Figure imgf000011_0001

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Alkoholen durch Gasphasen - hydrierung von Carbonsäuren oder deren Estern über oxidischen katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, dass man
a) Carbonsäuren der Formel I R-COOH I, in der R aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder hetero- cyclische Reste bedeutet oder deren Ester,
b) in Gegenwart von Katalysatoren, die als hydrieraktive Bestandteile Oxide von Elementen der vierten Hauptgruppe und/oder Nebengruppe enthalten oder aus diesen bestehen,
c) ohne Zusatz von niedermolekularen Alkoholen und
d) bei Temperaturen von 250°C bis 400°C und Drücken von 25 bis 60 bar hydriert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Hydriertemperaturen von 300°C bis 350°C einhält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung bei Drücken von 30 bis 50 bar durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator im wesentlichen aus einem Oxid eines Elements der vierten Hauptgruppe besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man monoklines, kubisches und/oder tetragonales Zirkondioxid verwendet .
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Zirkondioxid verwendet, das zu 5 0 bis 100 % aus monoklinem Zirkondioxid besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator aus Hydroxylgruppen enthaltendem Zirkondioxid besteht, dass durch Fällung mit Alkali aus einer Zirkonsalz- lösung, Waschen, Trocknen und Erhitzen des Niederschlags auf 300°C erhältlich ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxidkatalysator eines oder mehrere Elemente der Lanthaniden, oder eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chrom, Mangan, Phosphor, Zink, Indium, Zinn, Blei, Vanadium und Eisen enthält.
PCT/EP1999/007745 1998-10-30 1999-10-14 Verfahren zur herstellung von alkoholen WO2000026166A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19850300.8 1998-10-30
DE19850300A DE19850300A1 (de) 1998-10-30 1998-10-30 Verfahren zur Herstellung von Alkoholen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000026166A1 true WO2000026166A1 (de) 2000-05-11

Family

ID=7886310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1999/007745 WO2000026166A1 (de) 1998-10-30 1999-10-14 Verfahren zur herstellung von alkoholen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19850300A1 (de)
WO (1) WO2000026166A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62108832A (ja) * 1985-11-05 1987-05-20 Mitsubishi Chem Ind Ltd アルデヒド類またはアルコ−ル類の製造法
EP0285786A2 (de) * 1987-03-03 1988-10-12 Japan Tobacco Inc. Verfahren zur Herstellung von Alkoholen
WO1995033741A1 (de) * 1994-06-03 1995-12-14 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung von heterocyclischen aldehyden
EP0716070A1 (de) * 1994-12-08 1996-06-12 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Aldehyden

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62108832A (ja) * 1985-11-05 1987-05-20 Mitsubishi Chem Ind Ltd アルデヒド類またはアルコ−ル類の製造法
EP0285786A2 (de) * 1987-03-03 1988-10-12 Japan Tobacco Inc. Verfahren zur Herstellung von Alkoholen
WO1995033741A1 (de) * 1994-06-03 1995-12-14 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung von heterocyclischen aldehyden
EP0716070A1 (de) * 1994-12-08 1996-06-12 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Aldehyden

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 198726, Derwent World Patents Index; Class A41, AN 1987-180567, XP002131446 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19850300A1 (de) 2000-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1613576B2 (de) Verfahren zur hydrierung von carbonylverbindungen
EP2417087B1 (de) Verfahren zur herstellung von 1,6-hexandiol durch hydrierung von oligo- und polyestern
EP1042259B1 (de) Verfahren zur herstellung von 1,6-hexandiol
EP0044444B1 (de) Verwendung von Hydrierkatalysatoren für die Herstellung von Propandiolen und Verfahren zur Herstellung von Propandiolen mit solchen Katalysatoren
EP2417088B1 (de) Verfahren zur herstellung von 1,6-hexandiol
EP2501667B1 (de) Verfahren zur herstellung eines geträgerten hydrierkatalysators mit erhöhter hydrieraktivität
DE19942895A1 (de) Katalysator und Verfahren zur Hydrierung von Carbonylverbindungen
WO2007006719A1 (de) Katalysator und verfahren zur hydrierung von carbonylverbindungen
WO2010115798A2 (de) Verfahren zur herstellung von 1,6-hexandiol und caprolacton
EP2158192A1 (de) Verfahren zur herstellung -caprolacton
EP0937698B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Alkoholen
EP1993983B1 (de) Verfahren zur hydrierung von methylolalkanalen
DE102004033554A1 (de) Katalysator und Verfahren zur Hydrierung von Carbonylverbindungen
EP2029508A1 (de) Verfahren zur hydrierung von methylolalkanalen
WO2015086827A1 (de) Verfahren zur herstellung von adipinsäure oder wenigstens einem folgeprodukt davon
EP0476400B1 (de) Verfahren zur Abtrennung von Cyclohexen aus Gemischen mit Benzol und Cyclohexan
EP1335891B1 (de) Verfahren zur hydrierung von poly- oder monomethylolalkanalen
EP0777639B1 (de) Verfahren zur herstellung von aromatischen aldehyden
WO2000026166A1 (de) Verfahren zur herstellung von alkoholen
EP1615870A2 (de) Verfahren der heterogen katalysierten partiellen direkten oxidation von propan und/oder iso-butan zu acrylsäure und/oder methacrylsäure
WO1995033741A1 (de) Verfahren zur herstellung von heterocyclischen aldehyden
WO2015086835A1 (de) Verfahren zur herstellung von 1,6-hexandiol
WO2007099049A2 (de) Verfahren zur hydrierung von methylolalkanalen zu mehrwertigen alkoholen mit geringem acetalgehalt
DE19806398B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Aldehyden

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase