WO2002068371A1 - Method for producing aldehydes - Google Patents

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WO2002068371A1
WO2002068371A1 PCT/EP2002/001379 EP0201379W WO02068371A1 WO 2002068371 A1 WO2002068371 A1 WO 2002068371A1 EP 0201379 W EP0201379 W EP 0201379W WO 02068371 A1 WO02068371 A1 WO 02068371A1
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WO
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rhodium
radicals
reaction
olefinically unsaturated
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PCT/EP2002/001379
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German (de)
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Inventor
Hans Bohnen
Jürgen HERWIG
Original Assignee
Celanese Chemicals Europe Gmbh
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    • C07C45/49Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide
    • C07C45/50Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide by oxo-reactions
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    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
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    • B01J2531/82Metals of the platinum group
    • B01J2531/822Rhodium

Definitions

  • the invention relates to an improved process for the hydroformylation of olefinically unsaturated compounds in using the unreacted olefins escaping from the hydroformylation zone with the exhaust gas.
  • Rhodium is used as a complex compound which, in addition to carbon monoxide, preferably contains phosphines as ligands. Rhodium as a metal makes it possible to work at low pressures, moreover, higher yields are achieved and the unbranched products which are more valuable for further processing are preferably formed when starting from straight-chain terminal olefins.
  • the reaction is not carried out until the olefinically unsaturated compounds are completely consumed, but is often satisfied with the conversion of only 60 to 95% of the starting material to the desired end compound.
  • the exhaust gas leaving the hydroformylation zone therefore contains unreacted olefinic feedstock which can be converted into valuable materials by differently designed processes.
  • the exhaust gas which contains olefin, optionally aldehyde, furthermore hydrogen, carbon monoxide and alkane by-product, is fed to a decoupled, ie separately operated, secondary rhodium-catalyzed hydroformylation process in which the exhaust gas is recirculated with liquid or gas together with added carbon monoxide and hydrogen for reaction brought.
  • the known method also allows the reaction of olefins, which are available as a mixture of terminal and internal olefinic compounds, such as. B. a mixture of isomeric butenes.
  • the terminal olefins contained in the exhaust gas are reacted and in the second reaction stage.
  • Such a process variant is particularly important, in which the second reaction stage is carried out under those reaction conditions under which the internal olefins are converted into the straight-chain aldehydes with high selectivity.
  • the conversion of internal olefins into the straight-chain aldehydes with high selectivity is known from EP-B1-0 213 639, in which special diphosphites are used as ligands.
  • diphosphite ligands are restricted by their lower stability compared to conventional phosphine ligands and their greater sensitivity to hydrolysis and traces of hydrolysis, and the phosphonous acids formed during the continuously operated hydroformylation process adversely affect the catalyst life and have to be removed from the process at great expense be, e.g. by treating the catalyst-containing solution with an alkaline ion exchanger before returning it to the hydroformylation process.
  • diphosphite ligands allow the hydroformylation of internal olefins to give straight-chain aldehydes with high selectivity, but due to their known sensitivity to hydrolysis, diphosphite ligands tend to form phosphonous acids, which can have a detrimental effect on the rhodium complex catalyst and thus lead to a shortening of the catalyst life.
  • the object was therefore to develop a process which, under economically justifiable conditions, allows olefinic compounds containing in the exhaust gas of a hydroformylation reaction to be converted with high selectivity to the straight-chain carbonyl compounds, the process to be provided being supposed to show an advantageously long catalyst life.
  • the invention therefore consists in a process for the hydroformylation of olefinically unsaturated compounds, the reaction in a first reaction stage in a homogeneous reaction system using organic phosphorus (III) compounds in complex bonds containing rhodium compounds as catalysts at pressures of 0.2 to 20 , 0 MPa and exhaust gas is bidet. It is characterized in that the offgas is fed to the first reaction stage of a second reaction stage in which amounts of the olefinically unsaturated compounds present in the offgas are present in a homogeneous reaction system in the presence of complex compounds of rhodium and diphosphines of the general formula (I)
  • R 1 and R 2 are each the same or different (C 1 -C 18 ) alkyl radicals, (C 6 -C 4 ) aryl radicals, (C 7 -C 2 ) aralkyl radicals or (C 7 - C 2 ) -Alkylaryl radicals
  • R 3 represents hydrogen or a -CHR a R b radical in which R a and R b are each the same or different hydrogen, (Ci-Ci 8 ) alkyl-, (C ⁇ -Ca) -Alkoxy radicals, unsubstituted or substituted with (C ⁇ -C ⁇ o) alkyl and / or (C ⁇ -C 10 ) alkoxy radicals (C 6 -C ⁇ 4 ) aryl radicals or (C 7 -C 24 ) - Aralkyl radicals, and R 4 (d-C ⁇ o) alkyl radicals, (C 6 -C 4 ) aryl radicals, (C 7 -C 24 )
  • diphosphines are derived from the xanthene scaffold as the base and attached oxaphosphine.
  • the diphosphines of the general formula I and their production process are the subject of a patent application filed on the same day, which is hereby expressly incorporated by reference (“incorporated by reference”).
  • diphosphines of the general formula I those diphosphines in which R 1 and R 2 are each the same or different are particularly suitable (C ⁇ -C 12) -alkyl radicals, (C 6 -C 10) -aryl residues, (C 7 -C ⁇ 0) aralkyl radicals or (C 7 - C ⁇ o) alkylaryl radicals,
  • R 3 represents hydrogen or a radical -CHR a R b , in which R a and R b are each identical or different hydrogen, (-CC 2 ) alkyl-, (CrC 4 ) -alkoxy radicals, unsubstituted or with (C ⁇ -C 8 ) alkyl and / or (-C-C 4 ) alkoxy radicals are substituted (C 6 -C 10 ) aryl radicals or (C 7 -C ⁇ 0 ) aralkyl radicals, and R 4 ( d- C 8 ) alkyl radicals, (C 6 -C 10 ) aryl radicals, (C 7 -C 10 ) aralkyl radicals or (C 7 -C 10 ) alkylaryl radicals.
  • the aryl radical is preferably in each case the phenyl or naphthyl radical, and the benzyl radical is preferably used as the aralkyl radical.
  • R 1 and R 2 are identical or different and are methyl, ethyl, propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, tertiary butyl, n-pentyl, i-pentyl, n-hexyl, i-hexyl , n-heptyl, i-heptyl, n-octyl, i-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, phenyl, naphthyl, tolyl or benzyl.
  • R 3 stands for example for methyl, ethyl, propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, n-pentyl, i-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, n-hexyl, i-hexyl, n-heptyl, i -Heptyl, n-octyl, i-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, phenyl, naphthyl, tolyl or benzyl.
  • R 4 stands for example for methyl, ethyl, propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, tertiary butyl, n-pentyl, i-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, n-hexyl, i-hexyl, n- Heptyl, i-heptyl, n-octyl, i-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, phenyl, naphthyl, tolyl or benzyl.
  • the new process ensures that the majority of the olefinic compounds not converted in the exhaust gas in the first stage are hydroformylated to give straight-chain aldehydes.
  • the starting material for the overall process is not only limited to olefinically unsaturated compounds with terminal double bonds.
  • the process according to the invention is also suitable for the hydroformylation of those starting olefins in which the terminal and internal Double bond is present in a molecule or are available in the art as a mixture of olefins with terminal and internal double bonds. Such a mixture is, for example, a mixture of isomeric butenes.
  • the new process succeeds in converting the olefinically unsaturated compounds contained in the exhaust gas with internal double bonds, which only react to a minor extent in the first stage, to linear aldehydes.
  • high selectivities to the desired straight-chain carbonyl compounds can also be achieved.
  • the high efficiency of the process according to the invention could not be predicted.
  • the olefinically unsaturated compounds in the exhaust gas are in considerable dilution and that their contents can be between 20 and 65% by weight, depending on the olefin used.
  • the second hydroformylation stage can be carried out with a high conversion.
  • diphosphine ligands of the general formula (I) used according to the invention in the second hydroformylation stage prove to be very stable. It is therefore possible to run the entire process over many catalytic cycles without a decrease in activity and selectivity. A frequent and expensive catalyst work-up after only a few catalytic cycles is therefore not necessary.
  • the first reaction stage of the new process is carried out in a homogeneous reaction system.
  • the term homogeneous reaction system stands for a homogeneous solution composed essentially of solvent, catalyst, olefinically unsaturated compound and reaction product.
  • the higher-boiling solvents have proven to be particularly effective solvents.
  • Examples of such compounds are aromatic hydrocarbons, such as benzene and toluene or the isomeric xylenes and mesitylene.
  • Other common solvents are paraffin oil, cyclohexane, n-hexane, n-heptane or n-octane, ethers such as tetrahydrofuran, ketones or Texanol® from Eastman.
  • the proportion of solvent in the reaction medium can be varied over a wide range and is usually between 20 and 90% by weight, preferably 50 to 80% by weight, based on the reaction mixture.
  • Rhodium complex compounds are used as catalysts, which contain organic Pho ⁇ pho ⁇ ll compounds as ligands. Such complexy compounds and their preparation are known (for example from US-A-3,527,809, US-A-4,148,830, US-A-4,247,486, US-A-4,283,562). They can be used as uniform complex compounds or as a mixture of different complex compounds.
  • the rhodium concentration in the reaction medium extends over a range from about 1 to about 1000 ppm by weight and is preferably 10 to 700 ppm by weight. In particular, rhodium is used in concentrations of 25 to 500 ppm by weight, based in each case on the homogeneous reaction mixture.
  • the stoichiometrically composed rhodium complex compound can be used as a catalyst. However, it has proven expedient to carry out the hydroformylation in the presence of a catalyst system composed of rhodium-phosphorus complex compound and free, ie excess phosphorus ligand which no longer forms a complex compound with rhodium.
  • the free phosphorus ligand can be the same as in the rhodium Complex compound, but ligands different from this can also be used.
  • the free ligand can be a single compound or consist of a mixture of different organophosphorus compounds. Examples of rhodium-phosphorus complex compounds which can be used as catalysts are described in US Pat. No. 3,527,809.
  • the preferred ligands in the rhodium complex catalysts include e.g. B. triarylphosphines such as triphenylphosphine, trialkylphosphines such as tri (n-octyl) phosphine, trilaurylphosphine, tri (cyclohexyl) phosphine, alkylphenylphosphines, cycloalkylphenylphosphines and organic diphosphites. Because of its easy accessibility, triphenylphosphine is used particularly frequently.
  • triarylphosphines such as triphenylphosphine
  • trialkylphosphines such as tri (n-octyl) phosphine, trilaurylphosphine, tri (cyclohexyl) phosphine, alkylphenylphosphines, cycloalkylphenylphosphines and organic diphosphites. Because of its easy
  • the molar ratio of rhodium to phosphorus is usually 1: 1 to 1: 1000 in the homogeneous reaction mixture, but the molar proportion of phosphorus in the form of organic phosphorus compounds can also be higher.
  • Rhodium and organically bound phosphorus are preferably used in molar ratios of 1: 3 to 1: 500.
  • rhodium to phosphorus molar ratios of 1:50 to 1: 300 have proven particularly useful. If trialkylphosphines are used as ligands, the molar ratio of rhodium to phosphorus is preferably 1: 3 to 1: 100.
  • the conditions under which the reaction takes place in the first reaction stage can vary within wide limits and can be adapted to the individual circumstances. They depend, among other things, on the feedstock, the catalyst system selected and the degree of conversion aimed for.
  • the hydroformylation of the starting materials is usually carried out at from 50 to 160.degree. Temperatures of from 60 to 150 ° C. and in particular from 75 to 140 ° C. are preferred.
  • the total pressure extends over a range from 0.2 to 20.0 MPa, preferably 1 to 12 MPa and in particular 1 to 7 MPa.
  • the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide usually ranges between 1:10 and 10: 1, Mixtures which contain hydrogen and carbon monoxide in a molar ratio of 3: 1 to 1: 3, in particular about 1: 1, are particularly suitable.
  • the catalyst is usually formed from the components rhodium or rhodium compound, organic phosphorus compound and synthesis gas under the conditions of the hydroformylation reaction in the reaction mixture. However, it is also possible to first preform the catalyst and then to feed it to the actual hydroformylation stage.
  • the preforming conditions generally correspond to the hydroformylation conditions.
  • the reaction conditions in the first stage can be selected so that the olefinically unsaturated compounds with terminal double bonds are reacted in a targeted manner.
  • the reaction conditions are expediently set so that the conversion to the straight-chain aldehydes takes place with the highest possible selectivity.
  • the selectivities to be achieved for the straight-chain aldehydes are, however, particularly influenced by the ligands containing phosphorus.
  • Olefins with a terminal double bond are preferably implemented.
  • the unreacted olefins, mostly those with an internal double bond, are therefore enriched in the exhaust gas of the first reaction stage.
  • the reaction product of the first reaction stage is separated off from the catalyst, for example distilled off.
  • the residue containing the catalyst after removal of the aldehyde is returned to the reaction zone, if appropriate after addition of fresh catalyst and removal of part of the aldehyde condensation products formed in the course of the reaction.
  • the waste gas escaping from the first reaction stage is composed of the waste gas which is taken directly from the reactor (reactor waste gas) in order to avoid an accumulation of inert substances in the circulated gas mixture and the gaseous components which are present in the separation of catalyst and crude reaction product, e.g. in the distillation of the aldehyde from the reaction product. (Product gas).
  • the exhaust gas stream essentially consists of unreacted olefinic compound, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and the hydrogenation products of the olefin.
  • the exhaust gas stream only contains residual amounts of olefinically unsaturated compound, depending on whether partial conversion or almost complete conversion is aimed for in the first stage. If the starting material for the process according to the invention contains olefins with internal double bonds, these are only converted to a minor extent in the first stage and are therefore enriched in the exhaust gas stream.
  • the exhaust gas stream is generally without further intermediate treatment, in particular without purification, but if necessary after admixing
  • Hydrogen alone or in a mixture with carbon monoxide as a feed of a second hydroformylation step may prove expedient to clean the exhaust gas stream before use in the second hydroformylation stage.
  • the second hydroformylation stage is decoupled, i.e. operated independently of the first hydroformylation stage with a catalyst different from the first hydroformylation stage.
  • the amounts of olefinically unsaturated compounds present in the exhaust gas stream are also reacted in a homogeneous reaction system with carbon monoxide and hydrogen.
  • Those solvents are used as solvents which have also proven themselves in the first reaction stage.
  • Rhodium complex compounds which contain diphosphines of the general formula (I) as ligands are used as catalysts.
  • diphosphines of the general formula I those diphosphines are particularly suitable as ligands which, on the one hand, are readily soluble in the reaction mixture, so that there are no precipitations of the diphosphine itself under process conditions, even over many catalytic cycles.
  • the diphosphines and the rhodium complex compounds derived from them must have high long-term stability under the hydroformylation conditions and thus ensure homogeneous reaction control even over many catalytic cycles.
  • diphosphines are particularly suitable: 2,7-bis (3,3-dimethylbutyl) -9,9-dimethyl-4,5-bis (2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino) xanthene (II), 2, 7,9-trimethyl-9-n-nonyl-4,5-bis (2J-dimethyl-10-phenoxaphos- phino) xanthene (III), 2,7-di-n-decyl-9,9-dimethyl-4,5-bis (2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino) xanthene (IV), 2,7-di- n-hexyl-9,9-dimethyl-4,5-bis (2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino) xanthene (V), 2,7- (3,3-dimethylbutyl) -9,9-dime - thyl-4,5-bis [2,7-di (3,3-dimethylbutyl
  • the increase in carbon atoms is not a criterion by which the solubility behavior can be read off. Furthermore, the solubility of the xanthene skeleton without phenoxaphosphine substituents does not indicate the solubility behavior of the ligand with phenoxaphosphine substituents.
  • diphosphines of the general formula I and in particular the diphosphines of the formulas II to VII are used, a concentration of diphosphine in the reaction solution which is sufficient for the continuous reaction in the hydroformylation can be set.
  • the diphosphines II, IV, V and VI have excellent solubility in the reaction mixture.
  • the complex compounds obtained from rhodium and diphosphines of the general formula I can be used as uniform complex compounds or as a mixture of different complex compounds.
  • the rhodium concentration ranges from 1 to 1000 ppm by weight and is preferably 50 to 500 ppm by weight.
  • rhodium is used in concentrations of 100 to 300 ppm by weight, based in each case on the homogeneous reaction mixture. Due to their solubility, the phosphorus (HO concentration in the form of the diphosphines can be adjusted to a value of 4 mol P (III) per kilogram of homogeneous reaction solution.
  • the phosphorus (III) content in the reaction mixture usually ranges from 10 to 400 mmol P (III), preferably 10-100 mmol P (III) and in particular 10-50 mmol P (III) per kilogram of reaction mixture.
  • the stoichiometrically composed rhodium complex compound can be used as the catalyst.
  • the free diphosphine can be the same as in the rhodium complex compound, but diphosphines other than this can also be used as ligands.
  • the free ligand can be a single compound or consist of a mixture of different diphosphines.
  • phosphorus Preferably 1 to 20 mol of phosphorus is used per mol of rhodium in the form of the diphosphines, but the molar proportion of the phosphorus can also be higher. Due to the good solubility of the diphosphines used according to the invention, a higher molar ratio of up to 80 mol phosphorus per mol rhodium can also be set. However, it is expedient to work with lower molar ratios of up to 20 mol of phosphorus per mol of rhodium. When using
  • the reaction pressure in the second stage of the overall process is in the range of 0.2 to 20.0 MPa. It has proven particularly useful to maintain pressures between 1 and 12 MPa and in particular between 1 and 5 MPa.
  • the composition of the synthesis gas for the second hydroformylation stage can vary over a wide range. In general, the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen is between 1:10 and 10: 1. Mixtures containing carbon monoxide and hydrogen in a molar ratio of 1: 2 and 2: 1 are particularly suitable. In particular, it has proven to be advantageous to use synthesis gas with a slight excess of hydrogen.
  • reaction temperatures in the second stage of the new process are 50 to 160 ° C. Temperatures of 60 to 150 ° C and in particular 75 to - 140 ° C are preferred.
  • Rhodium is used either as a metal or as a compound. In metallic form, it is used either as finely divided particles or deposited in a thin layer on a support such as activated carbon, calcium carbonate, aluminum silicate, alumina.
  • Suitable rhodium compounds are salts of aliphatic mono- and polycarboxylic acids, such as rhodium 2-ethylhexanoate, rhodium acetate, rhodium oxalate, rhodium propionate or rhodium malonate.
  • Rhodium salts of inorganic hydrogen and oxygen acids such as rhodium nitrate or rhodium sulfate, the various rhodium oxides or rhodium carbonyl compounds such as Rh 3 (CO) ⁇ 2 or Rh 6 (CO) ⁇ 6 or complex compounds of rhodium, for example cyclopentadienylrhodium compounds or rhodium acetylacetonate, can also be used , Rhodium halogen compounds are less suitable because of their corrosive behavior of the halide ions.
  • Rhodium oxide and in particular rhodium acetate and rhodium 2-ethylhexanoate are preferred.
  • Rhodium metal and the rhodium compounds suitable for catalyst production for the second reaction stage can also be used for catalyst production in the first reaction stage.
  • the catalyst is usually formed from the components rhodium or rhodium compound, the diphosphine or the diphosphines of the general formula I and synthesis gas under the conditions of the hydroformylation reaction in the reaction mixture. However, it is also possible to first preform the catalyst and then to feed it to the actual hydroformylation stage.
  • the preforming conditions generally correspond to the hydroformylation conditions.
  • the crude aldehyde of the first reaction stage is passed in countercurrent to a fresh synthesis gas in a stripping column.
  • heat is transferred from the aldehyde to the synthesis gas and the olefinic compound dissolved in the aldehyde is expelled from the crude product and returned to the reaction together with the heated synthesis gas.
  • the implementation can be carried out batchwise or continuously.
  • the reaction product of the second reaction stage is distilled off from the catalyst. It can be combined with the product of the first stage and further processed, for example distilled.
  • the catalyst-containing distillation residue of the second stage is returned to the second hydroformylation stage.
  • the reaction of the olefinically unsaturated compounds contained in the exhaust gas stream in the second reaction stage in the presence of the rhodium-diphosphine complex compounds according to the invention gives the desired linear aldehydes with excellent selectivity. Furthermore, the catalyst system used according to the invention in the second hydroformylation stage is distinguished by a long catalyst service life.
  • the second stage is generally carried out to a partial conversion in order to ensure a high selectivity for the straight-chain aldehydes and to avoid excessive damage to the catalyst and excess ligand.
  • the new process makes it possible to convert olefinically unsaturated compounds into the linear aldehydes with high selectivity and excellent selectivity.
  • the new process opens up the possibility of the proportions of n- and iso-compounds adapt to the respective requirements in the reaction product via the overall process.
  • the ratio of n- and iso compound in the overall process can also be influenced by the addition of olefin to the exhaust gas mixture which is fed to the second hydroformylation stage.
  • suitable starting materials are both olefins having an internal and also a terminal double bond, and straight-chain and branched olefins.
  • the olefins can also contain functional groups, in particular those which are not changed in the course of the reaction.
  • Polyunsaturated compounds, such as 1, 3-butadiene or 1, 3 pentadiene, are also suitable as starting materials. Mixtures of olefinically unsaturated compounds with terminal and internal double bonds are also suitable.
  • the mixture of butene-1 and butene-2 available in the art also referred to as raffinate II, a butene-1-depleted raffinate II, which is also referred to as raffinate III, or an octene-2 and / or octene C 8 -olefin mixture containing 3 can be used as starting compound in the process according to the invention.
  • the process according to the invention is particularly suitable for the hydroformylation of olefinically unsaturated hydrocarbons having 4 to 12 carbon atoms.
  • Suitable olefinically unsaturated compounds are, for example, butene-2, mixtures containing butene-2 and butene-1, octene-3, undecene-3, hexene-2, heptene-3, dimeric butenes, trimerpropylene, technically available olefin mixtures such as Dimersol® or Octol®.
  • a further embodiment of the present invention relates to a process for the preparation of carboxylic acids, alcohols or amines from olefinically unsaturated compounds, the olefinically unsaturated compounds being hydroformylated by the process according to the invention and the aldehydes thus obtained being oxidized to carboxylic acids in a manner known per se, to give alcohols reduced or reductively aminated to amines.
  • the oxidation of the aldehydes obtained according to the invention from olefinically unsaturated compounds can be carried out in a conventional manner, for example by the oxidation of the aldehydes with atmospheric oxygen or oxygen in accordance with the methods, as described, for example, in Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, ⁇ . , Vol. A5, p. 239, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1986.
  • the catalytic hydrogenation of the aldehydes obtained from olefinically unsaturated compounds by the process according to the invention to alcohols can be carried out in a manner known per se, for example by the processes of Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, vol. A1, p. 279, VCH publishing company, Weinheim, 1985 or GH Ludwig, Hydrocarbon Processing, March 1993, p.67.
  • the reductive amination of the aldehydes obtained from olefinically unsaturated compounds by the process according to the invention can be carried out in a manner known per se, for example according to 1985 from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, vol. A2, S1, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim , Ammonia, primary CrC 2 o-amines or secondary C 2 -C 2 o-amines can be used as starting compounds for the production of amines.
  • the new process is particularly suitable for the hydroformylation of mixtures containing butene-1 and butene-2, which are used as refinery by-products in the manufacture of automotive fuels and in the manufacture of ethylene by thermal decomposition of higher hydrocarbons inevitably arise in considerable quantities. They are obtained from the C - crack cuts of the pyrolysis product by extraction of the butadiene with a selective solvent and subsequent separation of the isobutene, preferably by conversion to methyl tert-butyl ether.
  • the pyrolysis product freed from butadiene is referred to as raffinate 1. If isobutene is also removed, this is referred to as raffinate II.
  • butadiene instead of extracting the butadiene, it can also be partially hydrogenated to butenes in the C-crack cut.
  • a butene-1 / butene-2 mixture is obtained, which can be converted into n-valeraldehyde with high selectivity by the new process.
  • the first homogeneous hydroformylation stage is operated under conditions in which the butene-1 contained in the butene mixture is converted as far as possible to give n-valeraldehyde while the i-valeraldehyde formation is still largely absent.
  • the butene-1 conversion can be up to 95%, the valeraldehyde obtained after the first stage containing 90% and more n-valeraldehyde, while the rest is i-valeraldehyde.
  • unreacted olefin which mainly consists of butene-2 and which is often also referred to as raffinate III, is reacted in a homogeneous manner in the second stage in accordance with the new process.
  • the olefin conversions are up to 90%, the resulting aldehyde mixture containing up to 90% by weight of n-valeraldehyde.
  • a further embodiment of the process according to the invention consists in the production of C 10 -carboxylic acids and C-io alcohols from a butene Mixture containing 1 and butene-2, which is converted to Cs-aldehydes by the process according to the invention.
  • the combined Cs-aldehyde mixture of the first and second hydroformylation stages is first aldolized in a conventional manner in the presence of basic catalysts.
  • a pretreatment of the aldehydes eg a special cleaning, is not necessary.
  • Alkali carbonates or alkali metal hydroxides, in particular compounds of sodium or potassium and amines, preferably tertiary amines, such as triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, are used as catalysts.
  • the reaction time is from a few minutes to several hours and is particularly dependent on the type of catalyst and the reaction temperature. Due to its higher reaction rate, mainly n-valeraldehyde aldolizes with itself or with isomeric valeraldehydes to decenals, but condensation of 2-methylbutanal or isoveraldehyde with each other completely disappears into the background. /
  • the aldehyde mixture obtained by condensation can either be partially reduced to decanal or completely to decyl alcohol.
  • the partial hydrogenation to the decanal and the subsequent oxidation with air or atmospheric oxygen to the decan carboxylic acid takes place in a known manner, for example analogously to the process for the preparation of 2-, known from Ulimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th edition 1975, volume 9, p. ethylhexanoic.
  • the decan carboxylic acid obtained has a high content of 2-propylheptanoic acid.
  • phthalic acid is known, for example, from Ullmann, Encyclo Georg- der der Technische Chemie, 1979, Vol. 18, page 536 ff. It is expedient to react phthalic anhydride with the decyl alcohol mixture in a molar ratio of 1: 2 in one step.
  • the reaction rate can be increased by catalysts and / or by increasing the reaction temperature. In order to shift the equilibrium in the direction of the ester formation, it is necessary to remove the water formed from the reaction mixture.
  • raffinate III Reaction of the exhaust gas resulting from the first stage (hereinafter referred to as raffinate III) with a composition of 38.8% by volume of butanes, 3.9% by volume of 1-butene and 57% by volume of ice and trans 2-butenes 2,7- bis (3,3-dimethyl-butyl) -9,9-dimethyl-4,5-bis- (2,7-dimethyl-10-phenoxa-phosphino) xanthene (II) as a diphosphine ligand
  • raffinate II was hydroformylated analogously to the first stage of example 1 according to the invention.
  • the resulting exhaust gas with a composition of 38% by volume of butanes, 3.9% by volume of 1-butene and 57% by volume of ice and trans 2-butenes was then batch-processed in the second stage under unmodified high-pressure conditions at 250 bar and hydroformylated at 160 ° C.
  • Rhodium 2-ethylhexanoate served as the rhodium source and was pumped into the system as a concentrated solution (rhodium content approx. 5000 ppm in 2-ethylhexanol).
  • a butene-II mixture can be converted to the straight-chain aldehydes by the two-stage procedure according to the invention with a significantly higher selectivity than by the known procedure in which the second stage works under the known unmodified process under high pressure.
  • the diphosphines used according to the invention are also characterized by a long catalyst life.

Abstract

The invention relates to a two-step hydro formylation method, wherein the first step is carried out in a homogenous manner using a dissolved rhodium complex catalystors and the waste gas is introduced to a second hydro formylation step, wherein the olefinically unsaturated compounds contained in the waste gas are hydro formulated in a homogenous reaction system in the presence of xanthene skeleton based diphosphines.

Description

Verfahren zur Herstellung von Aldehyden Process for the preparation of aldehydes
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Hydroformylierung olefi- nisch ungesättigter Verbindungen in unter Nutzung der mit dem Abgas aus der Hydroformylierungszone entweichenden, nicht umgesetzten Olefine.The invention relates to an improved process for the hydroformylation of olefinically unsaturated compounds in using the unreacted olefins escaping from the hydroformylation zone with the exhaust gas.
Es ist bekannt, Verbindungen, die olefinische Doppelbindungen enthalten, mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu Aldehyden umzusetzen (Oxosynthese). Der Prozeß ist nicht auf den Einsatz olefinischer Kohlenwasserstoffe begrenzt, sondern erstreckt sich auch auf Ausgangsstoffe, die außer der Doppelbindung noch funktionelle Gruppen aufweisen, vorwiegend solche, die unter den Reaktionsbedingungen unverändert bleiben.It is known to react compounds containing olefinic double bonds with carbon monoxide and hydrogen to form aldehydes (oxosynthesis). The process is not limited to the use of olefinic hydrocarbons, but also extends to starting materials which, in addition to the double bond, also have functional groups, predominantly those which remain unchanged under the reaction conditions.
Die klassische Oxosynthese arbeitet mit Kobalt als Katalysator. Seine Wirk- samkeit beruht auf der Bildung von Kobaltcarbonylverbindungen unter derClassic oxosynthesis works with cobalt as a catalyst. Its effectiveness is based on the formation of cobalt carbonyl compounds under the
/ Einwirkung vor Wasserstoff und Kohlenmonoxid bei Drücken oberhalb 20/ Exposure to hydrogen and carbon monoxide at pressures above 20
MPa und Temperaturen von etwa 120°C und mehr auf metallisches Kobalt oder Kobaltverbindungen.MPa and temperatures of about 120 ° C and more on metallic cobalt or cobalt compounds.
Im Laufe der Weiterentwicklung der Oxosynthese wurde Kobalt zunehmend durch Rhodium als Katalysatormetall ersetzt. Rhodium wird als Komplexverbindung eingesetzt, das neben Kohlenmonoxid vorzugsweise Phosphine als Liganden enthält. Rhodium als Metall erlaubt es, bei niedrigen Drücken zu arbeiten, überdies erzielt man höhere Ausbeuten und bevorzugt werden die für die Weiterverarbeitung wertvolleren unverzweigten Produkte gebildet, wenn man von geradkettigen endständigen Olefinen ausgeht.In the course of the further development of oxo synthesis, cobalt was increasingly replaced by rhodium as the catalyst metal. Rhodium is used as a complex compound which, in addition to carbon monoxide, preferably contains phosphines as ligands. Rhodium as a metal makes it possible to work at low pressures, moreover, higher yields are achieved and the unbranched products which are more valuable for further processing are preferably formed when starting from straight-chain terminal olefins.
Ein derartiges Verfahren ist aus US-A-3, 527,809 unter der Bezeichnung Niederdruck-Rhodium-Verfahren bekannt. Eine Verbesserung dieses Prozesses offenbart die US-A-4, 148,830. Nach dieser Verfahrensweise kann die Katalysatorlebensdauer und die Ausbeute an linearen Aldehyden erhöht werden, wenn man als Lösungsmittel für den Katalysator und das im Überschuß vorhandene Phosphin die hochsiedenden Kondensationsprodukte der gebildeten Aldehyde verwendet. Dabei läßt sich die Abscheidung unlöslicher Rhodiumverbindungen vermeiden und der gelöste Katalysator läßt sich über viele Katalysezyklen wiederverwenden, ohne daß man ein Nachlassen in der Aktivität beobachtet. Das aus US-A-4, 148,830 bekannte Verfahren wird auch als „Hydroformylierungsverfahren unter Flüssigkeitsrückführung" bezeichnet.Such a process is known from US-A-3,527,809 under the name low pressure rhodium process. An improvement on this process discloses US-A-4, 148,830. According to this procedure, the catalyst life and the yield of linear aldehydes can be increased if the high-boiling condensation products of the aldehydes formed are used as solvents for the catalyst and the excess phosphine. The deposition of insoluble rhodium compounds can be avoided and the dissolved catalyst can be reused over many catalytic cycles without a decrease in activity being observed. The process known from US-A-4, 148,830 is also referred to as "hydroformylation process with liquid recycling".
Aus Gründen der Prozeßökonomie, insbesondere um große Reaktoren oder lange Reaktionszeiten zu vermeiden, führt man die Umsetzung nicht bis zum vollständigen Verbrauch der olefinisch ungesättigten Verbindungen, sondern begnügt sich häufig mit der Umwandlung von lediglich 60 bis 95 % des Aus- gangsmaterials zur gewünschten Endverbindung. Im Abgas, das die Hydro- formylierungszone verläßt, befinden sich daher neben überschüssigem Kohlenmonoxid und Wasserstoff nicht umgesetztes olefinisches Einsatzmaterial, das nach unterschiedlich ausgestalteten Verfahren in Wertstoffe umgewandelt werden kann.For reasons of process economy, in particular in order to avoid large reactors or long reaction times, the reaction is not carried out until the olefinically unsaturated compounds are completely consumed, but is often satisfied with the conversion of only 60 to 95% of the starting material to the desired end compound. In addition to excess carbon monoxide and hydrogen, the exhaust gas leaving the hydroformylation zone therefore contains unreacted olefinic feedstock which can be converted into valuable materials by differently designed processes.
Die Umsetzung der im Abgas einer ersten Hydroformylierungszone enthaltenen olefinisch ungesättigten Verbindungen in einer nachgeschalteten zweiten Hydroformylierungszone ist aus EP-A1-0 188 246 bekannt. In der ersten Stufe wird unter Rückführung von Flüssigkeit oder Gas Olefin, Kohlenmon- oxid und Wasserstoff in Gegenwart eines löslichen Rhodium-Phosphor-Komplexkatalysators, freiem Phosphor-Liganden und höhersiedenden Aldehyd- Kondensationsnebenprodukten umgesetzt. Das Abgas, es enthält Olefin, gegebenenfalls Aldehyd, ferner Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Alkan-Ne- benprodukt, wird einem entkoppelten, d.h. von der ersten Stufe separat be- triebenen sekundären Rhodium katalysierten Hydroformylierungsverfahren zugeleitet, in dem unter Rückführung von Flüssigkeit oder Gas das Abgas zusammen mit zugesetztem Kohlenmonoxid und Wasserstoff zur Reaktion gebracht wird. Das bekannte Verfahren gestattet auch die Umsetzung von Olefinen, die als Gemisch end- und innenständiger olefinischer Verbindungen verfügbar sind, wie z. B. ein Gemisch isomerer Butene. In der ersten Reaktionsstufe werden überwiegend die endständigen und in der zweiten Reaktionstufe die im Abgas enthaltenen innenständigen Olefine zur Reaktion gebracht.The implementation of the olefinically unsaturated compounds contained in the exhaust gas of a first hydroformylation zone in a downstream second hydroformylation zone is known from EP-A1-0 188 246. In the first stage, olefin, carbon monoxide and hydrogen are reacted with the return of liquid or gas in the presence of a soluble rhodium-phosphorus complex catalyst, free phosphorus ligand and higher-boiling aldehyde condensation by-products. The exhaust gas, which contains olefin, optionally aldehyde, furthermore hydrogen, carbon monoxide and alkane by-product, is fed to a decoupled, ie separately operated, secondary rhodium-catalyzed hydroformylation process in which the exhaust gas is recirculated with liquid or gas together with added carbon monoxide and hydrogen for reaction brought. The known method also allows the reaction of olefins, which are available as a mixture of terminal and internal olefinic compounds, such as. B. a mixture of isomeric butenes. In the first reaction stage, mainly the terminal olefins contained in the exhaust gas are reacted and in the second reaction stage.
Besondere Bedeutung kommt einer solchen Verfahrensvariante zu, in der die zweite Reaktionsstufe unter solchen Reaktionsbedingungen durchgeführt wird, unter denen die innenständigen Olefine mit hoher Selektivität in die geradkettigen Aldehyde überführt werden. Die Überführung von innenständigen Olefinen in die geradkettigen Aldehyde mit hoher Selektivität ist aus EP-B1-0 213 639 bekannt, in dem man spezielle Diphosphite als Liganden verwendet.Such a process variant is particularly important, in which the second reaction stage is carried out under those reaction conditions under which the internal olefins are converted into the straight-chain aldehydes with high selectivity. The conversion of internal olefins into the straight-chain aldehydes with high selectivity is known from EP-B1-0 213 639, in which special diphosphites are used as ligands.
Die breite Verwendung von Diphosphitliganden wird jedoch durch ihre im Vergleich zu konventionellen Phosphinliganden geringere Stabilität und höhere Hydrolyseempfindlichkeit gegenüber Wasser -und Säurespuren eingeschränkt und d^e während des kontinuierlich betriebenen Hydroformylie- rungsprozesses gebildeten Phosphonigsäuren beeinträchtigen die Katalysa- torlebensdauer und müssen aufwendig aus dem Prozeß entfernt werden, z.B. durch eine Behandlung der Katalysator haltigen Lösung mit einem alkalischen Ionenaustauscher vor ihrer Rückführung in den Hydroformylierungs- prozeß.However, the widespread use of diphosphite ligands is restricted by their lower stability compared to conventional phosphine ligands and their greater sensitivity to hydrolysis and traces of hydrolysis, and the phosphonous acids formed during the continuously operated hydroformylation process adversely affect the catalyst life and have to be removed from the process at great expense be, e.g. by treating the catalyst-containing solution with an alkaline ion exchanger before returning it to the hydroformylation process.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erlauben eine hohe Umsetzung der eingesetzten olefinisch ungesättigten Verbindungen zu den Aldehyden. Da jedoch die geradkettigen unverzweigten Aldehyde im allgemeinen bevorzugt sind, besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Hydro- formylierung olefinisch ungesättigter Verbindungen mit hohem Umsatz und gleichzeitig hoher Selektivität zu den geradkettigen unverzweigten Aldehyden. Die bekannten Diphosphitliganden ermöglichen zwar die Hydroformylie- rung innenständiger Olefine zu den geradkettigen Aldehyden mit hoher Se- lektivität, doch neigen Diphosphitliganden aufgrund ihrer bekannten Hydrolyseempfindlichkeit zur Bildung von Phosphonigsäuren, die sich schädlich auf den Rhodium-Komplexkatalysator auswirken können und so zu einer Verkürzung der Katalysatorlebensdauer führen können.The processes known from the prior art allow a high conversion of the olefinically unsaturated compounds used to the aldehydes. However, since the straight-chain unbranched aldehydes are generally preferred, there is a need for a process for the hydroformylation of olefinically unsaturated compounds with high conversion and at the same time high selectivity to the straight-chain unbranched aldehydes. The known diphosphite ligands allow the hydroformylation of internal olefins to give straight-chain aldehydes with high selectivity, but due to their known sensitivity to hydrolysis, diphosphite ligands tend to form phosphonous acids, which can have a detrimental effect on the rhodium complex catalyst and thus lead to a shortening of the catalyst life.
Es bestand somit die Aufgabe, einen Prozeß zu entwickeln, der es unter ökonomisch vertretbaren Bedingungen erlaubt, olefinische, im Abgas einer Hydroformylierungsreaktion enthaltende Verbindungen, mit hoher Selektivität zu den geradkettigen Carbonylverbindungen umzusetzen, wobei das bereit- zustellende Verfahren eine vorteilhaft lange Katalysatorlebensdauer zeigen soll.The object was therefore to develop a process which, under economically justifiable conditions, allows olefinic compounds containing in the exhaust gas of a hydroformylation reaction to be converted with high selectivity to the straight-chain carbonyl compounds, the process to be provided being supposed to show an advantageously long catalyst life.
Die Erfindung besteht daher in einem Verfahren zur Hydroformylierung olefinisch ungesättigter Verbindungen, wobei die Reaktion in einer ersten Reakti- onsstufe in einem homogenen Reaktionssystem unter Verwendung organische Phosphor(lll)-Verbindungen in komplexer Bindung enthaltender Rhodiumverbindungen als Katalysatoren bei Drücken von 0,2 bis 20,0 MPa erfolgt und Abgas gebidet wird. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der ersten Reaktionsstufe einer zweiten Reaktionsstufe zugeführt wird, in der im Abgas vorhandene Mengen der olefinisch ungesättigten Verbindungen in einem homogenen Reaktionssystem in Gegenwart von Komplexverbindungen des Rhodiums und Diphosphinen der allgemeinen Formel (I) The invention therefore consists in a process for the hydroformylation of olefinically unsaturated compounds, the reaction in a first reaction stage in a homogeneous reaction system using organic phosphorus (III) compounds in complex bonds containing rhodium compounds as catalysts at pressures of 0.2 to 20 , 0 MPa and exhaust gas is bidet. It is characterized in that the offgas is fed to the first reaction stage of a second reaction stage in which amounts of the olefinically unsaturated compounds present in the offgas are present in a homogeneous reaction system in the presence of complex compounds of rhodium and diphosphines of the general formula (I)
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(I)(I)
in der R1 und R2 jeweils gleich oder verschieden (Cι-C18)-Alkyl-Reste, (C6- Cι4)-Aryl-Reste, (C7-C2 )-Aralkyl-Reste oder (C7-C2 )-Alkylaryl-Reste sind, R3 Wasserstoff oder ein Rest -CHRaRb darstellt, in dem Ra und Rb jeweils gleich oder verschieden Wasserstoff, (C-i-Ci8)-Alkyl-, (Cι-Ca)-AIkoxy-Reste, unsubstituierte oder mit (Cι-Cιo)-Alkyl- und/oder (Cι-C10)-Alkoxy-Resten substituierte (C6-Cι4)-Aryl-Reste oder (C7-C24)-Aralkyl-Reste sind, und R4 (d- Cιo)-Alkyl-Reste, (C6-C 4)-Aryl-Reste, (C7-C24)-Aralkyl-Reste oder (C7-C24)- Alkylar l-Reste darstellen, bei Drücken von 0,2 bis 20 MPa umgesetzt werden.in which R 1 and R 2 are each the same or different (C 1 -C 18 ) alkyl radicals, (C 6 -C 4 ) aryl radicals, (C 7 -C 2 ) aralkyl radicals or (C 7 - C 2 ) -Alkylaryl radicals, R 3 represents hydrogen or a -CHR a R b radical in which R a and R b are each the same or different hydrogen, (Ci-Ci 8 ) alkyl-, (Cι-Ca) -Alkoxy radicals, unsubstituted or substituted with (Cι-Cιo) alkyl and / or (Cι-C 10 ) alkoxy radicals (C 6 -Cι 4 ) aryl radicals or (C 7 -C 24 ) - Aralkyl radicals, and R 4 (d-Cιo) alkyl radicals, (C 6 -C 4 ) aryl radicals, (C 7 -C 24 ) aralkyl radicals or (C 7 -C 24 ) - Represent alkylar l residues, are implemented at pressures of 0.2 to 20 MPa.
Diese Diphosphine leiten sich von dem Xanthengerüst als Grundkörper und daran gebundenen Oxaphosphinhngen ab. Die Diphosphine der allgemeinen Formel I sowie ihr Herstellverfahren ist Gegenstand einer am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldung auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird („incorporated by reference").These diphosphines are derived from the xanthene scaffold as the base and attached oxaphosphine. The diphosphines of the general formula I and their production process are the subject of a patent application filed on the same day, which is hereby expressly incorporated by reference (“incorporated by reference”).
Unter den Diphosphinen der allgemeinen Formel I sind besonders solche Diphosphine geeignet, bei denen R1 und R2 jeweils gleich oder verschieden (Cι-C12)-Alkyl-Reste, (C6-C10)-Aryl-Reste, (C7-Cι0)-Aralkyl-Reste oder (C7- Cιo)-Alkylaryl-Reste sind,Among the diphosphines of the general formula I, those diphosphines in which R 1 and R 2 are each the same or different are particularly suitable (Cι-C 12) -alkyl radicals, (C 6 -C 10) -aryl residues, (C 7 -Cι 0) aralkyl radicals or (C 7 - Cιo) alkylaryl radicals,
R3 Wasserstoff oder ein Rest -CHRaRb darstellt, in dem Ra und Rb jeweils gleich oder verschieden Wasserstoff, (Cι-Cι2)-Alkyl-, (CrC4)-Alkoxy-Reste, unsubstituierte oder mit (Cι-C8)-Alkyl- und/oder (Cι-C4)-Alkoxy-Resten substituierte (C6-C10)-Aryl-Reste oder (C7-Cι0)-Aralkyl-Reste sind, und R4 (d- C8)-Alkyl-Reste, (C6-C10)-Aryl-Reste, (C7-C10)-Aralkyl-Reste oder (C7-C10)- Alkylaryl-Reste darstellen.R 3 represents hydrogen or a radical -CHR a R b , in which R a and R b are each identical or different hydrogen, (-CC 2 ) alkyl-, (CrC 4 ) -alkoxy radicals, unsubstituted or with (Cι -C 8 ) alkyl and / or (-C-C 4 ) alkoxy radicals are substituted (C 6 -C 10 ) aryl radicals or (C 7 -Cι 0 ) aralkyl radicals, and R 4 ( d- C 8 ) alkyl radicals, (C 6 -C 10 ) aryl radicals, (C 7 -C 10 ) aralkyl radicals or (C 7 -C 10 ) alkylaryl radicals.
Der Aryl-Rest ist vorzugsweise jeweils der Phenyl- oder der Naphthyl-Rest, als Aralkyl-Rest verwendet man vorzugsweise den Benzyl-Rest.The aryl radical is preferably in each case the phenyl or naphthyl radical, and the benzyl radical is preferably used as the aralkyl radical.
Beispielsweise sind R1 und R2 gleich oder verschieden und bedeuten Methyl, Ethyl, Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, tertiär Butyl, n-Pentyl, i-Pentyl, n-He- xyl, i-Hexyl, n-Heptyl, i-Heptyl, n-Octyl, i-Octyl, n-Nonyl, i-Nonyl, n-Decyl, i- Decyl, Phenyl, Naphthyl, Tolyl oder Benzyl.For example, R 1 and R 2 are identical or different and are methyl, ethyl, propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, tertiary butyl, n-pentyl, i-pentyl, n-hexyl, i-hexyl , n-heptyl, i-heptyl, n-octyl, i-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, phenyl, naphthyl, tolyl or benzyl.
R3 steht beispielsweise für Methyl, Ethyl, Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, n- Pentyl, i-Pentyl, 3,3-Dimethylbutyl, n-Hexyl, i-Hexyl, n-Heptyl, i-Heptyl, n-Oc- tyl, i-Octyl, n-Nonyl, i-Nonyl, n-Decyl, i-Decyl, Phenyl, Naphthyl, Tolyl oder Benzyl. R4 steht beispielsweise für Methyl, Ethyl, Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, tertiär Butyl, n-Pentyl, i-Pentyl, 3,3-Dimethylbutyl, n-Hexyl, i-Hexyl, n-Heptyl, i-Heptyl, n-Octyl, i-Octyl, n-Nonyl, i-Nonyl, n-Decyl, i-Decyl, Phenyl, Naphthyl, Tolyl oder Benzyl.R 3 stands for example for methyl, ethyl, propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, n-pentyl, i-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, n-hexyl, i-hexyl, n-heptyl, i -Heptyl, n-octyl, i-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, phenyl, naphthyl, tolyl or benzyl. R 4 stands for example for methyl, ethyl, propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, tertiary butyl, n-pentyl, i-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, n-hexyl, i-hexyl, n- Heptyl, i-heptyl, n-octyl, i-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, phenyl, naphthyl, tolyl or benzyl.
Das neue Verfahren stellt sicher, daß der größte Teil der im Abgas, in der ersten Stufe nicht umgesetzten olefinischen Verbindungen zu geradkettigen Aldehyden hydroformyliert wird.The new process ensures that the majority of the olefinic compounds not converted in the exhaust gas in the first stage are hydroformylated to give straight-chain aldehydes.
Das Ausgangsmaterial für den Gesamtprozeß ist nicht nur auf olefinisch un- gesättigte Verbindungen mit endständigen Doppelbindungen beschränkt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ebenfalls für die Hydroformylierung solcher Ausgangsolefine geeignet, in denen die endständige und innenständige Doppelbindung in einem Molekül vorliegt oder die als Gemisch aus Olefinen mit end- und innenständigen Doppelbindungen in der Technik verfügbar sind. Ein solches Gemisch ist beispielsweise ein Gemisch isomerer Butene.The starting material for the overall process is not only limited to olefinically unsaturated compounds with terminal double bonds. The process according to the invention is also suitable for the hydroformylation of those starting olefins in which the terminal and internal Double bond is present in a molecule or are available in the art as a mixture of olefins with terminal and internal double bonds. Such a mixture is, for example, a mixture of isomeric butenes.
Insbesondere gelingt es mit dem neuen Verfahren, die im Abgas enthaltenen olefinisch ungesättigten Verbindungen mit innenständigen Doppelbindungen, die in der ersten Stufe nur in untergeordnetem Maße reagieren, zu linearen Aldehyden umzusetzen. Auf diese Weise lassen sich, bezogen auf den Gesamtprozeß, neben hervorragenden Umsätzen der olefinisch ungesättigten Verbindungen zu den Carbonylverbindungen auch hohe Selektivitäten zu den gewünschten geradkettigen Carbonylverbindungen erzielen.In particular, the new process succeeds in converting the olefinically unsaturated compounds contained in the exhaust gas with internal double bonds, which only react to a minor extent in the first stage, to linear aldehydes. In this way, based on the overall process, in addition to excellent conversions of the olefinically unsaturated compounds to the carbonyl compounds, high selectivities to the desired straight-chain carbonyl compounds can also be achieved.
Die hohe Effizienz des erfindungsgemäßen Prozesses war nicht vorauszusehen. Zum einen ist zu beachten, daß die olefinisch ungesättigten Verbin- düngen im Abgas in beträchtlicher Verdünnung vorliegen und ihre Gehalte je nach verwendetem Einsatzolefin zwischen 20 bis 65 Gew.-% betragen können. Trotz der geringen Ausgangskonzentration an olefinisch ungesättigten Verbindungen kann die zweite Hydroformylierungsstufe mit einem hohen Umsatz gefahren werden.The high efficiency of the process according to the invention could not be predicted. On the one hand, it should be noted that the olefinically unsaturated compounds in the exhaust gas are in considerable dilution and that their contents can be between 20 and 65% by weight, depending on the olefin used. Despite the low initial concentration of olefinically unsaturated compounds, the second hydroformylation stage can be carried out with a high conversion.
Überraschenderweise erweisen sich die in der zweiten Hydroformylierungsstufe erfindungsgemäß eingesetzten Diphosphinliganden der allgemeinen Formel (I) als sehr stabil. Daher ist es möglich, den Gesamtprozeß über viele Katalysezyklen ohne einen Aktivitäts- und Selektivitätsrückgang zu fahren. Ein häufig durchzuführende und aufwendige Katalysatoraufarbeitung nach nur wenigen Katalysezyklen entfällt daher.Surprisingly, the diphosphine ligands of the general formula (I) used according to the invention in the second hydroformylation stage prove to be very stable. It is therefore possible to run the entire process over many catalytic cycles without a decrease in activity and selectivity. A frequent and expensive catalyst work-up after only a few catalytic cycles is therefore not necessary.
Die erste Reaktionsstufe des neuen Verfahrens führt man in einem homogenen Reaktionssystem durch. Der Begriff homogenes Reaktionssytem steht für eine im wesentlichen aus Lösungsmittel, Katalysator, olefinisch ungesättigter Verbindung und Reaktionsprodukt zusammengesetzte homogene Lösung. Als besonders wirksame Lösungsmittel haben sich die höher sieden- den Kondensationsverbindungen der herzustellenden Aldehyde, insbesondere die Trimeren der herzustellenden Aldehyde, erwiesen, die als Nebenprodukte bei der Hydroformylierung anfallen, sowie ihre Mischungen mit den herzustellenden Aldehyden, so daß ein weiterer Lösungsmittelzusatz nicht unbedingt erforderlich ist. In einigen Fällen kann sich jedoch ein Lösungsmittelzusatz als zweckmäßig erweisen. Als Lösungsmittel werden organische Verbindungen eingesetzt, in denen Ausgangsmaterial, Reaktionsprodukt und Katalysatorsystem löslich sind. Beispiele für solche Verbindungen sind aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol und Toluol oder die isomeren Xy- lole und Mesitylen. Andere gebräuchliche Lösungsmittel sind Paraffinöl, Cyclohexan, n-Hexan, n-Heptan oder n-Octan, Ether, wie Tetrahydrofuran, Ketone oder Texanol® der Firma Eastman. Der Anteil des Lösungsmittels im Reaktionsmedium kann über einen weiten Bereich variiert werden und beträgt üblicherweise zwischen 20 und 90 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Reaktionsgemisch.The first reaction stage of the new process is carried out in a homogeneous reaction system. The term homogeneous reaction system stands for a homogeneous solution composed essentially of solvent, catalyst, olefinically unsaturated compound and reaction product. The higher-boiling solvents have proven to be particularly effective solvents. the condensation compounds of the aldehydes to be prepared, in particular the trimers of the aldehydes to be prepared, which are obtained as by-products in the hydroformylation, and their mixtures with the aldehydes to be prepared, so that a further addition of solvent is not absolutely necessary. In some cases, however, the addition of a solvent may prove useful. Organic compounds in which the starting material, reaction product and catalyst system are soluble are used as solvents. Examples of such compounds are aromatic hydrocarbons, such as benzene and toluene or the isomeric xylenes and mesitylene. Other common solvents are paraffin oil, cyclohexane, n-hexane, n-heptane or n-octane, ethers such as tetrahydrofuran, ketones or Texanol® from Eastman. The proportion of solvent in the reaction medium can be varied over a wide range and is usually between 20 and 90% by weight, preferably 50 to 80% by weight, based on the reaction mixture.
Als Katalysatoren werden Rhodium-Komplexverbindungen verwendet, die organische Pho^pho^ll -Verbindungen als Liganden enthalten. Derartige Komplexyerbindungen und ihre Herstellung sind bekannt (z.B. aus US-A-3 527 809, US-A-4 148 830, US-A-4 247 486, US-A-4 283 562). Sie können als einheitliche Komplexverbindungen oder auch als Gemisch unterschiedlicher Komplexverbindungen eingesetzt werden. Die Rhodium-Konzentration im Reaktionsmedium erstreckt sich über einen Bereich von etwa 1 bis etwa 1000 Gew.-ppm und beträgt vorzugsweise 10 bis 700 Gew.-ppm. Inbeson- dere wendet man Rhodium in Konzentrationen von 25 bis 500 Gew.-ppm, jeweils bezogen auf das homogene Reaktionsgemisch an. Als Katalysator kann die stöchiometrisch zusammengesetzte Rhodium-Komplexverbindung Anwendung finden. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, die Hydroformylierung in Gegenwart eines Katalysatorsystems aus Rhodium- Phosphor-Komplexverbindung und freiem, d.h. überschüssigen Phosphorliganden durchzuführen, der mit Rhodium keine Komplexverbindung mehr eingeht. Der freie Phosphorligand kann der gleiche sein, wie in der Rhodium- Komplexverbindung, es können aber auch von diesem verschiedene Liganden eingesetzt werden. Der freie Ligand kann eine einheitliche Verbindung sein oder aus einem Gemisch verschiedener Organophosphorverbindungen bestehen. Beispiele für Rhodium-Phosphor-Komplexverbindungen, die als Katalysatoren Anwendung finden können, sind in US-A-3 527 809 beschrieben. Zu den bevorzugten Liganden in den Rhodium-Komplexkatalysatoren zählen z. B. Triarylphosphine wie Triphenylphosphin, Trialkylphosphine wie Tri(n-octyl)phosphin, Trilaurylphosphin, Tri(cyclohexyl)phosphin, Alkylphenyl- phosphine, Cycloalkylphenylphosphine und organische Diphosphite. Wegen seiner leichten Zugänglichkeit wird Triphenylphosphin besonders häufig angewandt.Rhodium complex compounds are used as catalysts, which contain organic Pho ^ pho ^ ll compounds as ligands. Such complexy compounds and their preparation are known (for example from US-A-3,527,809, US-A-4,148,830, US-A-4,247,486, US-A-4,283,562). They can be used as uniform complex compounds or as a mixture of different complex compounds. The rhodium concentration in the reaction medium extends over a range from about 1 to about 1000 ppm by weight and is preferably 10 to 700 ppm by weight. In particular, rhodium is used in concentrations of 25 to 500 ppm by weight, based in each case on the homogeneous reaction mixture. The stoichiometrically composed rhodium complex compound can be used as a catalyst. However, it has proven expedient to carry out the hydroformylation in the presence of a catalyst system composed of rhodium-phosphorus complex compound and free, ie excess phosphorus ligand which no longer forms a complex compound with rhodium. The free phosphorus ligand can be the same as in the rhodium Complex compound, but ligands different from this can also be used. The free ligand can be a single compound or consist of a mixture of different organophosphorus compounds. Examples of rhodium-phosphorus complex compounds which can be used as catalysts are described in US Pat. No. 3,527,809. The preferred ligands in the rhodium complex catalysts include e.g. B. triarylphosphines such as triphenylphosphine, trialkylphosphines such as tri (n-octyl) phosphine, trilaurylphosphine, tri (cyclohexyl) phosphine, alkylphenylphosphines, cycloalkylphenylphosphines and organic diphosphites. Because of its easy accessibility, triphenylphosphine is used particularly frequently.
Üblicherweise beträgt in der homogenen Reaktionsmischung das molare Verhältnis von Rhodium zu Phosphor 1 : 1 bis 1 : 1000, jedoch kann der molare Anteil des Phosphors in Form organischer Phosphorverbindungen auch höher sein. Vorzugsweise setzt man Rhodium und organisch gebundenen Phosphor in molaren Verhältnissen von 1 : 3 bis 1 : 500 ein. Bei der Anwendung von Trarylphosphinen haben sich insbesonders Rhodium zu Phos- phor-Molverhältnisse von 1 : 50 bis 1 : 300 bewährt. Werden Trialkylphos- phine als Liganden eingesetzt, so beträgt das Molverhältnis von Rhodium zu Phosphor bevorzugt 1 : 3 bis 1 : 100.The molar ratio of rhodium to phosphorus is usually 1: 1 to 1: 1000 in the homogeneous reaction mixture, but the molar proportion of phosphorus in the form of organic phosphorus compounds can also be higher. Rhodium and organically bound phosphorus are preferably used in molar ratios of 1: 3 to 1: 500. When using trarylphosphines, rhodium to phosphorus molar ratios of 1:50 to 1: 300 have proven particularly useful. If trialkylphosphines are used as ligands, the molar ratio of rhodium to phosphorus is preferably 1: 3 to 1: 100.
Die Bedingungen, unter denen die Umsetzung in der ersten Reaktionstufe abläuft, können innerhalb weiter Grenzen varrieren und den individuellen Gegebenheiten angepaßt werden. Sie hängen u.a. vom Einsatzmaterial, vom ausgewählten Katalysatorsystem und vom angestrebten Umsetzungsgrad ab. Üblicherweise führt man die Hydroformylierung der Einsatzstoffe bei Temperaturen von 50 bis 160°C durch. Bevorzugt hält man Temperaturen von 60 bis 150°C und insbesondere von 75 bis 140°C ein. Der Gesamtdruck erstreckt sich über einen Bereich von 0,2 bis 20,0 MPa, vorzugsweise 1 bis 12 MPa und insbesondere 1 bis 7 MPa. Das molare Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid bewegt sich üblicherweise zwischen 1 :10 und 10:1 , Mischungen, die Wasserstoff und Kohlenmonoxid im molaren Verhältnis 3:1 bis 1 :3, insbesondere etwa 1 :1 , enthalten, sind besonders geeignet.The conditions under which the reaction takes place in the first reaction stage can vary within wide limits and can be adapted to the individual circumstances. They depend, among other things, on the feedstock, the catalyst system selected and the degree of conversion aimed for. The hydroformylation of the starting materials is usually carried out at from 50 to 160.degree. Temperatures of from 60 to 150 ° C. and in particular from 75 to 140 ° C. are preferred. The total pressure extends over a range from 0.2 to 20.0 MPa, preferably 1 to 12 MPa and in particular 1 to 7 MPa. The molar ratio of hydrogen to carbon monoxide usually ranges between 1:10 and 10: 1, Mixtures which contain hydrogen and carbon monoxide in a molar ratio of 3: 1 to 1: 3, in particular about 1: 1, are particularly suitable.
Man bildet den Katalysator üblicherweise aus den Komponenten Rhodium oder Rhodiumverbindung, organische Phosphorverbindung und Synthesegas unter den Bedingungen der Hydroformylierungsreaktion im Reaktionsgemisch. Es ist aber auch möglich, den Katalysator zunächst zu präformieren und ihn anschließend der eigentlichen Hydroformylierungsstufe zuzuführen. Die Bedingungen der Präformierung entsprechen dabei im allgemeinen den Hydroformylierungsbedingungen.The catalyst is usually formed from the components rhodium or rhodium compound, organic phosphorus compound and synthesis gas under the conditions of the hydroformylation reaction in the reaction mixture. However, it is also possible to first preform the catalyst and then to feed it to the actual hydroformylation stage. The preforming conditions generally correspond to the hydroformylation conditions.
Die Reaktionsbedingungen in der ersten Stufe können so gewählt werden, daß gezielt die olefinisch ungesättigten Verbindungen mit endständigen Doppelbindungen zur Reaktion gebracht werden. Zweckmäßigerweise wer- den die Reaktionsbedingungen so eingestellt, daß die Umsetzung mit möglichst hoher Selektivität zu den geradkettigen Aldehyden erfolgt. Die dabei zu erzielenden Selektivitäten zu den geradkettigen Aldehyden werden aber in besonderem Maße von dem verwendeten Phosphor haltigen Liganden be-The reaction conditions in the first stage can be selected so that the olefinically unsaturated compounds with terminal double bonds are reacted in a targeted manner. The reaction conditions are expediently set so that the conversion to the straight-chain aldehydes takes place with the highest possible selectivity. The selectivities to be achieved for the straight-chain aldehydes are, however, particularly influenced by the ligands containing phosphorus.
I einfluß Selbst, wenn in Einzelfällen in der ersten Stufe auch auf einen mehr oder weniger großen Teilumsatz hingearbeitet wird, kann man in der ersten Stufe in Abhängigkeit von dem verwendeten Phosphinliganden ein Aldehydgemisch mit einem recht hohen Anteil an verzweigten Aldehyden- erhalten. Will man gezielt auf ein Aldehydgemisch mit einem hohen Gehalt an geradkettigen Aldehyden hinarbeiten, sind solche bekannten Phosphitliganden, beispielsweise Triarylphosphite zu wählen, die bekanntermaßen bevorzugt lineare Aldehyde liefern.Influence Even if, in individual cases, the first stage also works towards a more or less large partial conversion, depending on the phosphine ligand used, an aldehyde mixture with a fairly high proportion of branched aldehydes can be obtained in the first stage. If one wishes to work specifically towards an aldehyde mixture with a high content of straight-chain aldehydes, those known phosphite ligands, for example triaryl phosphites, which are known to preferably give linear aldehydes, should be selected.
Verwendet man als Ausgangsolefin ein Gemisch aus Olefinen mit end- und innenständiger Doppelbindung, z. B. ein Gemisch isomerer Butene, so wählt man zweckmäßigerweise solche Reaktionsbedingungen, unter denen dieIf one uses a mixture of olefins with terminal and internal double bond, e.g. B. a mixture of isomeric butenes, one expediently selects those reaction conditions under which the
Olefine mit endständiger Doppelbindung bevorzugt umgesetzt werden. Die nicht reagierten Olefine, überwiegend solche mit innenständiger Doppelbindung, sind daher im Abgas der ersten Reaktionsstufe angereichert.Olefins with a terminal double bond are preferably implemented. The unreacted olefins, mostly those with an internal double bond, are therefore enriched in the exhaust gas of the first reaction stage.
Das Umsetzungsprodukt der ersten Reaktionsstufe wird vom Katalysator abgetrennt, beispielsweise abdestilliert. Der nach Abtrennung des Aldehyds verbleibende, den Katalysator enthaltende Rückstand wird , gegebenenfalls nach Zusatz von Frischkatalysator und Entnahme eines Teils der im Verlauf der Reaktion gebildeten Aldehyd-Kondensationsprodukte in die Reaktionszone zurückgeführt.The reaction product of the first reaction stage is separated off from the catalyst, for example distilled off. The residue containing the catalyst after removal of the aldehyde is returned to the reaction zone, if appropriate after addition of fresh catalyst and removal of part of the aldehyde condensation products formed in the course of the reaction.
Das aus der ersten Reaktionsstufe entweichende Abgas (Abgasstrom) setzt sich zusammen aus dem Abgas, das dem Reaktor unmittelbar entnommen wird (Reaktorabgas), um eine Anreicherung von Inerten in dem, im Kreis geführten Gasgemisch zu vermeiden und den gasförmigen Anteilen, die bei der Trennung von Katalysator und rohem Reaktionsprodukt, z.B. bei der Destillation des Aldehyds aus dem Reaktionsprodukt, anfallen. (Produktabgas). Der Abgasstrom besteht im wesentlichen aus nicht umgesetzter olefinischer Verbindung, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und den Hydrie- rungsprodukten des Olefins. Setzt man olefinisch ungesättigte Verbindungen mit endständigen Doppelbindungen als Ausgangsolefin für den Gesamtprozeß ein, so enthält der Abgasstrom nur noch Restmengen an olefinisch ungesättigter Verbindung, in Abhängigkeit davon, ob ein Teilumsatz oder ein nahezu vollständiger Umsatz in der ersten Stufe angestrebt wird. Enthält das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren Olefine mit innen- ständigen Doppelbindungen, so werden diese in der erstem Stufe nur im untergeordnetem Maße umgesetzt und diese sind daher im Abgasstrom angereichert.The waste gas escaping from the first reaction stage (waste gas stream) is composed of the waste gas which is taken directly from the reactor (reactor waste gas) in order to avoid an accumulation of inert substances in the circulated gas mixture and the gaseous components which are present in the separation of catalyst and crude reaction product, e.g. in the distillation of the aldehyde from the reaction product. (Product gas). The exhaust gas stream essentially consists of unreacted olefinic compound, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and the hydrogenation products of the olefin. If olefinically unsaturated compounds with terminal double bonds are used as the starting olefin for the overall process, the exhaust gas stream only contains residual amounts of olefinically unsaturated compound, depending on whether partial conversion or almost complete conversion is aimed for in the first stage. If the starting material for the process according to the invention contains olefins with internal double bonds, these are only converted to a minor extent in the first stage and are therefore enriched in the exhaust gas stream.
Der Abgasstrom wird im allgemeinen ohne weitere Zwischenbehandlung, insbesondere ohne Reiningung, jedoch gegebenfalls nach Zumischen vonThe exhaust gas stream is generally without further intermediate treatment, in particular without purification, but if necessary after admixing
Wasserstoff allein oder im Gemisch mit Kohlenmonoxid als Einsatzmaterial einer zweiten Hydroformylierungsstufe aufgegeben. In gesonderten Fällen kann es sich jedoch als zweckmäßig erweisen, den Abgasstrom vor dem Einsatz in die zweite Hydroformylierungsstufe zu reinigen.Hydrogen alone or in a mixture with carbon monoxide as a feed of a second hydroformylation step. In separate cases However, it may prove expedient to clean the exhaust gas stream before use in the second hydroformylation stage.
Die zweite Hydroformylierungsstufe wird entkoppelt, d.h. unabhängig von der ersten Hydroformylierungsstufe mit einem von der ersten Hydroformylierungsstufe unterschiedlichen Katalysator betrieben. Die Umsetzung der im Abgasstrom vorhandenen Mengen olefinisch ungesättigter Verbindungen erfolgt ebenfalls, wie bei der ersten Reaktionsstufe, in einem homogenen Reaktionsystem mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Als Lösungsmittel kommen solche Lösungsmittel zum Einsatz, die sich auch in der ersten Reaktionsstufe bewährt haben.The second hydroformylation stage is decoupled, i.e. operated independently of the first hydroformylation stage with a catalyst different from the first hydroformylation stage. As in the first reaction stage, the amounts of olefinically unsaturated compounds present in the exhaust gas stream are also reacted in a homogeneous reaction system with carbon monoxide and hydrogen. Those solvents are used as solvents which have also proven themselves in the first reaction stage.
Als Katalysatoren werden Rhodium-Komplex-Verbindungen verwendet, die als Liganden Diphosphine der allgemeinen Formel (I) enthalten.Rhodium complex compounds which contain diphosphines of the general formula (I) as ligands are used as catalysts.
Unter den Diphosphinen der allgemeinen Formel I sind besonders solche Diphosphine als Liganden geeignet, die zum einen in dem Reaktionsgemisch gut löslich sind damit es unter Prozeßbedingungen auch über viele Katalysezyklen hinweg zu keinen Ausfällungen des Diphosphins selbst kommt. Zum anderen müssen die Diphosphine und die davon abgeleiteten Rhodium-Komplex-Verbindungen unter den Hydroformylierungsbedingungen eine hohe Langzeitstabilität besitzen und somit eine homogene Reaktionsführung auch über viele Katalysezyklen sicherstellen. Ein Hinweis auf eine hohe Langzeitstabilität ist die gleichbleibende Homogenität der organischen Katalysatorlösung über viele Katalysezyklen, da die Abbauprodukte der Rhodium haltigen Komplexverbindungen und der Liganden im allgemeinen in dem organischen Lösungsmittel nur eine geringe Löslichkeit besitzen und ausfallen.Among the diphosphines of the general formula I, those diphosphines are particularly suitable as ligands which, on the one hand, are readily soluble in the reaction mixture, so that there are no precipitations of the diphosphine itself under process conditions, even over many catalytic cycles. On the other hand, the diphosphines and the rhodium complex compounds derived from them must have high long-term stability under the hydroformylation conditions and thus ensure homogeneous reaction control even over many catalytic cycles. An indication of a high long-term stability is the constant homogeneity of the organic catalyst solution over many catalytic cycles, since the decomposition products of the rhodium-containing complex compounds and the ligands generally have only a low solubility in the organic solvent and fail.
Insbesondere sind folgende Diphosphine geeignet: 2,7-Bis(3,3-dimethylbu- tyl)-9,9-dimethyl-4,5-bis(2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino)xanthen (II), 2,7,9-Trimethyl-9-n-nonyl-4,5-bis(2J-dimethyl-10-phenoxaphos- phino)xanthen (III), 2,7-Di-n-decyl-9,9-dimethyl-4,5-bis(2,7-dimethyl-10- phenoxaphosphino)xanthen (IV), 2,7-Di-n-hexyl-9,9-dimethyl-4,5-bis(2,7-di- methyl-10-phenoxaphosphino)xanthen (V), 2,7-(3,3-dimethylbutyl)-9,9-dime- thyl-4,5-bis[2,7-di(3,3-dimethylbutyl)-10-phenoxaphosphino]xanthen (VI), 2,7- Dimethyl-9,9-dimethyl-4,5-bis[2,7-di(3,3-dimethylbutyl)-10-phenoxaphos- phinojxanthen (VII). The following diphosphines are particularly suitable: 2,7-bis (3,3-dimethylbutyl) -9,9-dimethyl-4,5-bis (2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino) xanthene (II), 2, 7,9-trimethyl-9-n-nonyl-4,5-bis (2J-dimethyl-10-phenoxaphos- phino) xanthene (III), 2,7-di-n-decyl-9,9-dimethyl-4,5-bis (2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino) xanthene (IV), 2,7-di- n-hexyl-9,9-dimethyl-4,5-bis (2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino) xanthene (V), 2,7- (3,3-dimethylbutyl) -9,9-dime - thyl-4,5-bis [2,7-di (3,3-dimethylbutyl) -10-phenoxaphosphino] xanthene (VI), 2,7-dimethyl-9,9-dimethyl-4,5-bis [2nd , 7-di (3,3-dimethylbutyl) -10-phenoxaphosphino-xanthene (VII).
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IIIIII
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IV IV
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VV
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VIVI
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VII Von besonderer Bedeutung ist die ausreichende Löslichkeit der Diphosphine der allgemeinen Formel I in dem Reaktionsgemisch, die so hoch ist, daß es unter Prozeßbedingungen auch über viele Katalysezyklen hinweg zu keinen Ausfällungen des Liganden kommt.VII Of particular importance is the sufficient solubility of the diphosphines of the general formula I in the reaction mixture, which is so high that no precipitation of the ligand occurs under process conditions even over many catalytic cycles.
Die Löslichkeit der einzelnen Liganden folgt keinen einfach verständlichen Gesetzmäßigkeiten. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Reste R3 an den beiden aromatischen Kohlenstoffringen des Xanthen-Gerüsts in der allgemeinen Formel I einen besonders starken Einfluß auf die Löslichkeit ausüben können, während das Einführen der Substituenten R4 am Phenoxa- phosphin-Rest für sich genommen nur einen sehr geringen Einfluß auf die Löslichkeit zeigt.The solubility of the individual ligands does not follow any easily understandable laws. Surprisingly, it was found that the radicals R 3 on the two aromatic carbon rings of the xanthene skeleton in the general formula I can have a particularly strong influence on the solubility, while the introduction of the substituents R 4 on the phenoxaphosphine radical on its own only shows very little influence on solubility.
Der Zuwachs an Kohlenstoff-Atomen ist kein Kriterium, an dem das Löslich- keitsverhalten abgelesen werden kann. Auch läßt sich von der Löslichkeit des Xanthen-Gerüsts ohne Phenoxaphosphin-Substituenten nicht auf das Löslichkeitsverhalten des Liganden mit Phenoxaphosphin-Substituenten schließen.The increase in carbon atoms is not a criterion by which the solubility behavior can be read off. Furthermore, the solubility of the xanthene skeleton without phenoxaphosphine substituents does not indicate the solubility behavior of the ligand with phenoxaphosphine substituents.
Das Löslichkeitsverhalten der Diphosphine der allgemeinen Formel I sowie der für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeigneten Diphosphine (II) bis (VII) wird in der am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldung behandelt, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird („incorporated by reference").The solubility behavior of the diphosphines of the general formula I and of the diphosphines (II) to (VII) which are particularly suitable for the process according to the invention is dealt with in the patent application filed on the same day, to which reference is hereby expressly incorporated (“incorporated by reference”).
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß bei der Verwendung der Diphosphine der allgemeinen Formel I und insbesondere der Diphosphine der Formel II bis VII eine für die kontinuierliche Reaktionsführung bei der Hydroformylierung hinreichende Konzentration an Diphosphin in der Reaktionslösung eingestellt werden kann. Insbesondere weisen die Diphosphine II, IV, V und VI eine ausgezeichnete Löslichkeit in dem Reaktionsgemisch auf. Die aus Rhodium und Diphosphinen der allgemeinen Formel I erhaltenen Komplexverbindungen können als einheitliche Komplexverbindungen oder als Gemisch unterschiedlicher Komplexverbindungen eingesetzt werden. Die Rhodiumkonzentration erstreckt sich über einen Bereich von 1 bis 1000 Gew.-ppm und beträgt vorzugsweise 50 bis 500 Gew.-ppm. Insbesondere wendet man Rhodium in Konzentrationen von 100 bis 300 Gew.-ppm, jeweils bezogen auf das homogene Reaktionsgemisch, an. Die Phosphor (HO-Konzentration in Form der Diphosphine kann aufgrund ihrer Löslichkeit bis zu einem Wert von 4 mol P(lll) je Kilogramm homogene Reaktionslösung eingestellt werden. Üblicherweise bewegt sich der Phosphor(lll)-Gehalt in der Reaktionsmischung zwischen 10 bis 400 mmol P(lll), vorzugsweise 10-100 mmol P(lll) und insbesondere 10-50 mmol P(lll) je Kilogramm Reaktionsgemisch.It has surprisingly been found that when the diphosphines of the general formula I and in particular the diphosphines of the formulas II to VII are used, a concentration of diphosphine in the reaction solution which is sufficient for the continuous reaction in the hydroformylation can be set. In particular, the diphosphines II, IV, V and VI have excellent solubility in the reaction mixture. The complex compounds obtained from rhodium and diphosphines of the general formula I can be used as uniform complex compounds or as a mixture of different complex compounds. The rhodium concentration ranges from 1 to 1000 ppm by weight and is preferably 50 to 500 ppm by weight. In particular, rhodium is used in concentrations of 100 to 300 ppm by weight, based in each case on the homogeneous reaction mixture. Due to their solubility, the phosphorus (HO concentration in the form of the diphosphines can be adjusted to a value of 4 mol P (III) per kilogram of homogeneous reaction solution. The phosphorus (III) content in the reaction mixture usually ranges from 10 to 400 mmol P (III), preferably 10-100 mmol P (III) and in particular 10-50 mmol P (III) per kilogram of reaction mixture.
Wie in der ersten Reaktio sstufe kann als Katalysator die stöchiometrisch zusammengesetzte Rhodium-Komplexverbindung Anwendung finden. Es hat sich jedoch, als zweckmäßig erwiesen, die Hydroformylierung in Gegenwart eines Katalysatorsystems aus Rhodium-Diphosphin-Komplexverbindungen und freiem Diphosphin, d.h. überschüssigem Diphosphin durchzuführen, der mit Rhodium keine Komplexverbindung mehr eingeht. Das freie Diphosphin kann der gleiche sein wie in der Rhodium-Komplexverbindung, es können aber auch von diesem verschiedene Diphosphine als Liganden eingesetzt werden. Der freie Ligand kann eine einheitliche Verbindung sein oder aus einem Gemisch verschiedener Diphosphine bestehen. Vorzugsweise verwendet man je mol Rhodium 1 bis 20 mol Phosphor in Form der Diphosphine, jedoch kann der molare Anteil des Phosphors auch höher sein. Aufgrund der guten Löslichkeit der erfindungsgemäß verwendeten Diphosphine läßt sich auch ein höheres Molverhältnis von bis zu 80 mol Phosphor je mol Rhodium einstellen. Zweckmäßigerweise arbeitet man jedoch bei geringeren Molverhältnissen von bis zu 20 mol Phosphor je mol Rhodium. Bei der Verwendung vonAs in the first stage of the reaction, the stoichiometrically composed rhodium complex compound can be used as the catalyst. However, it has proven to be expedient to carry out the hydroformylation in the presence of a catalyst system composed of rhodium-diphosphine complex compounds and free diphosphine, ie excess diphosphine, which no longer forms a complex compound with rhodium. The free diphosphine can be the same as in the rhodium complex compound, but diphosphines other than this can also be used as ligands. The free ligand can be a single compound or consist of a mixture of different diphosphines. Preferably 1 to 20 mol of phosphorus is used per mol of rhodium in the form of the diphosphines, but the molar proportion of the phosphorus can also be higher. Due to the good solubility of the diphosphines used according to the invention, a higher molar ratio of up to 80 mol phosphorus per mol rhodium can also be set. However, it is expedient to work with lower molar ratios of up to 20 mol of phosphorus per mol of rhodium. When using
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als Liganden hat sich ein Molverhältnis von Rhodium zu Phosphor von 1:15 bewährt.a molar ratio of rhodium to phosphorus of 1:15 has proven itself as ligand.
Der Reaktionsdruck in der zweiten Stufe des Gesamtprozesses liegt im Be- reich von 0,2 bis 20,0 MPa. Besonders bewährt hat es sich, Drücke zwischen 1 und 12 MPa und insbesondere zwischen 1 und 5 MPa einzuhalten. Die Zusammensetzung des Synthesegases für die zweite Hydroformylierungsstufe kann über weite Bereiche variieren. Im allgemeinen liegt das molare Verhältnis zwischen Kohlenmonoxid und Wasserstoff zwischen 1 :10 und 10:1. Mischungen, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff im molaren Verhältnis von 1 :2 und 2:1 enthalten, sind besonders geeignet. Insbesondere hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Synthesegas mit einem leichten Wasserstoff- Überschuß einzusetzen.The reaction pressure in the second stage of the overall process is in the range of 0.2 to 20.0 MPa. It has proven particularly useful to maintain pressures between 1 and 12 MPa and in particular between 1 and 5 MPa. The composition of the synthesis gas for the second hydroformylation stage can vary over a wide range. In general, the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen is between 1:10 and 10: 1. Mixtures containing carbon monoxide and hydrogen in a molar ratio of 1: 2 and 2: 1 are particularly suitable. In particular, it has proven to be advantageous to use synthesis gas with a slight excess of hydrogen.
Die Reaktionstemperaturen in der zweiten Stufe des neuen Prozesses betragen 50 bis 160°C. Temperaturen von 60 bis 150°C und insbesondere 75 bis - 140°C werden bevorzugt.The reaction temperatures in the second stage of the new process are 50 to 160 ° C. Temperatures of 60 to 150 ° C and in particular 75 to - 140 ° C are preferred.
Rhodium gelangt entweder als Metall oder als Verbindung zum Einsatz. Im metallischer Form verwendet man es entweder als feinverteilte Partikel oder in dünner Schicht auf einem Träger, wie Aktivkohle, Calciumcarbonat, Aluminiumsilikat, Tonerde niedergeschlagen. Als Rhodiumverbindungen eignen sich Salze aliphatischer Mono- und Polycarbonsäuren, wie Rhodium-2-ethyl- hexanoat, Rhodiumacetat, Rhodiumoxalat, Rhodiumpropionat oder Rhodi- ummalonat. Weiterhin können Rhodiumsalze anorganischer Wasserstoff- und Sauerstoffsäuren, wie Rhodiumnitrat oder Rhodiumsulfat, die verschiedenen Rhodiumoxide oder auch Rhodiumcarbonylverbindungen wie Rh3(CO)ι2 oder Rh6(CO)ι6 oder Komplexverbindungen des Rhodiums, z.B. Cyclopentadienylrhodiumverbindungen oder Rhodiumacetylacetonat, einge- setzt werden. Rhodiumhalogenverbindungen kommen wegen ihres korrosiven Verhaltens der Halogenidionen weniger in Betracht.Rhodium is used either as a metal or as a compound. In metallic form, it is used either as finely divided particles or deposited in a thin layer on a support such as activated carbon, calcium carbonate, aluminum silicate, alumina. Suitable rhodium compounds are salts of aliphatic mono- and polycarboxylic acids, such as rhodium 2-ethylhexanoate, rhodium acetate, rhodium oxalate, rhodium propionate or rhodium malonate. Rhodium salts of inorganic hydrogen and oxygen acids, such as rhodium nitrate or rhodium sulfate, the various rhodium oxides or rhodium carbonyl compounds such as Rh 3 (CO) ι 2 or Rh 6 (CO) ι 6 or complex compounds of rhodium, for example cyclopentadienylrhodium compounds or rhodium acetylacetonate, can also be used , Rhodium halogen compounds are less suitable because of their corrosive behavior of the halide ions.
Bevorzugt werden Rhodiumoxid und insbesondere Rhodiumacetat und Rho- dium-2-ethylhexanoat. Rhodiummetall und die zur Katalysatorherstellung für die zweite Reaktionsstufe geeigneten Rhodiumverbindungen lassen sich ebenfalls für die Katalysatorherstellung in der ersten Reaktionsstufe verwenden.Rhodium oxide and in particular rhodium acetate and rhodium 2-ethylhexanoate are preferred. Rhodium metal and the rhodium compounds suitable for catalyst production for the second reaction stage can also be used for catalyst production in the first reaction stage.
/ Man bildet den Katalysator üblicherweise aus den Komponenten Rhodium oder Rhodiumverbindung, dem Diphosphin oder den Diphosphinen der allgemeinen Formel I und Synthesegas unter den Bedingungen der Hydrofor- mylierungsreaktion im Reaktionsgemisch. Es ist aber auch möglich, den Katalysator zunächst zu präformieren und ihn anschließend der eigentlichen Hydroformylierungsstufe zuzuführen. Die Bedingungen der Präformierung entsprechen dabei im allgemeinen den Hydroformylierungsbedingungen./ The catalyst is usually formed from the components rhodium or rhodium compound, the diphosphine or the diphosphines of the general formula I and synthesis gas under the conditions of the hydroformylation reaction in the reaction mixture. However, it is also possible to first preform the catalyst and then to feed it to the actual hydroformylation stage. The preforming conditions generally correspond to the hydroformylation conditions.
Nach einer bewährten Ausführungsform führt man den Rohaldehyd der ersten Reaktionsstufe in einer Stripp-Kolonne im Gegenstrom zu frischem Synthesegas. Hierbei wird Wärme vom Aldehyd auf das Synthesegas über- tragen und die im Aldehyd gelöste olefinische Verbindung aus dem Rohprodukt ausgetrieben und zusammen mit dem erwärmten Synthesegas erneut der Reaktion zugeleitet. Die Umsetzung kann sowohl absatzweise als auch kontinuierlich durchgeführt werden. Das Umsetzungsprodukt der zweiten Reaktionsstufe wird vom Katalysator abdestilliert. Es kann mit dem Produkt der ersten Stufe vereinigt und weiter verarbeitet, z.B. destilliert, werden. Der nach Abtrennung des Aldehyds verbleibende, den Katalysator enthaltende Destillationsrückstand der zweiten Stufe wird, gegebenfalls nach Zusatz von Frisch katalysator und Entnahme eines Teils der im Verlauf der Reaktion gebildeten Aldehyd-Kondensationsprodukte, in die zweite Hydroformylierungsstufe zurückgeführt.According to a tried and tested embodiment, the crude aldehyde of the first reaction stage is passed in countercurrent to a fresh synthesis gas in a stripping column. Here, heat is transferred from the aldehyde to the synthesis gas and the olefinic compound dissolved in the aldehyde is expelled from the crude product and returned to the reaction together with the heated synthesis gas. The implementation can be carried out batchwise or continuously. The reaction product of the second reaction stage is distilled off from the catalyst. It can be combined with the product of the first stage and further processed, for example distilled. The remaining after the separation of the aldehyde, the catalyst-containing distillation residue of the second stage, optionally after addition of fresh catalyst and removal of part of the aldehyde condensation products formed in the course of the reaction, is returned to the second hydroformylation stage.
Die Umsetzung der im Abgasstrom enthaltenen olefinisch ungesättigten Verbindungen in der zweiten Reaktionsstufe in Gegenwart der erfindungsgemäßen Rhodium-Diphosphin-Komplexverbindungen, ergibt die gewünschten linearen Aldehyde mit ausgezeichneter Selektivität. Ferner zeichnet sich das in der zweiten Hydroformylierungsstufe erfindungsgemäß eingesetzte Katalysatorsystem durch eine hohe Katalysatorstandzeit aus.The reaction of the olefinically unsaturated compounds contained in the exhaust gas stream in the second reaction stage in the presence of the rhodium-diphosphine complex compounds according to the invention gives the desired linear aldehydes with excellent selectivity. Furthermore, the catalyst system used according to the invention in the second hydroformylation stage is distinguished by a long catalyst service life.
Die zweite Stufe wird im allgemeinen bis zu einem Teilumsatz gefahren, um eine hohe Selektivität zu den geradkettigen Aldehyden sicherzustellen und um eine übermäßige Schädigung von Katalysator und überschüssigem Li- gand zu vermeiden.The second stage is generally carried out to a partial conversion in order to ensure a high selectivity for the straight-chain aldehydes and to avoid excessive damage to the catalyst and excess ligand.
Über den Gesamtprozeß betrachtet ist es nach dem neuen Verfahren möglich, olefinisch ungesättigte Verbindungen bei hohem Umsatz mit ausge- zeichneter Selektivität in die linearen Aldehyde zu überführen.In terms of the overall process, the new process makes it possible to convert olefinically unsaturated compounds into the linear aldehydes with high selectivity and excellent selectivity.
Durch die Wahl der Reaktionsbedingungen in der ersten und zweiten Stufe, die den Umsatz und die Selektivität z.B. durch die Wahl des organischen Phosphin- oder Phosphitliganden in der ersten Stufe steuern, eröffnet das neue Verfahren die Möglichkeit, die Anteile an n- und iso-Verbindungen im Reaktionsprodukt über den Gesamtprozeß den jeweiligen Anforderungen anzupassen. Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Verhältnis von n- und iso-Verbindung im Gesamtprozeß auch durch den Zusatz von Olefin zum Abgasgemisch beeinflußt werden, das der zweiten Hydroformylierungsstufe zugeführt wird.By choosing the reaction conditions in the first and second stages, which control the conversion and selectivity, for example by choosing the organic phosphine or phosphite ligand in the first stage, the new process opens up the possibility of the proportions of n- and iso-compounds adapt to the respective requirements in the reaction product via the overall process. According to a further embodiment of the invention Process, the ratio of n- and iso compound in the overall process can also be influenced by the addition of olefin to the exhaust gas mixture which is fed to the second hydroformylation stage.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf olefinisch ungesättigte Verbindungen beliebiger Struktur angewandt werden. Dementsprechend sind als Ausgangsmaterial geeignet sowohl Olefine mit innenständiger als auch mit endständiger Doppelbindung und ebenso geradkettige wie verzweigte Olefine. Überdies können die Olefine auch noch funktioneile Gruppen enthalten, insbesondere solche, die im Verlauf der Reaktion nicht verändert werden. Auch mehrfach olefinisch ungesättigte Verbindungen kommen als Einsatzstoffe in Betracht, wie z.B. 1 ,3-Butadien oder 1 ,3 Pentadien. Auch Gemische aus olefinisch ungesättigten Verbindungen mit end- und innenständigen Doppelbindungen sind geeignet. Besonders das in der Technik verfügbare Gemisch aus Buten-1 und Buten-2, auch als Raffinat II bezeichnet, ein Bu- ten-1 abgereichertes Raffinat II, das man auch als Raffinat III bezeichnet, oder ein Octen-2 und/oder Octen-3 enthaltendes C8-OIefingemisch, läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsverbindung einsetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Hydroformylierung olefinisch ungesättigter Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen geeignet. Geeignete olefinisch ungesättigte Verbindungen sind beispielsweise Buten-2, Gemische enthaltend Buten-2 und Buten-1 , Octen-3, Unde- cen-3, Hexen-2, Hepten-3, dimere Butene, Trimerpropylen, technisch verfügbare Olefingemische wie Dimersol® oder Octol®.The process according to the invention can be applied to olefinically unsaturated compounds of any structure. Accordingly, suitable starting materials are both olefins having an internal and also a terminal double bond, and straight-chain and branched olefins. In addition, the olefins can also contain functional groups, in particular those which are not changed in the course of the reaction. Polyunsaturated compounds, such as 1, 3-butadiene or 1, 3 pentadiene, are also suitable as starting materials. Mixtures of olefinically unsaturated compounds with terminal and internal double bonds are also suitable. In particular, the mixture of butene-1 and butene-2 available in the art, also referred to as raffinate II, a butene-1-depleted raffinate II, which is also referred to as raffinate III, or an octene-2 and / or octene C 8 -olefin mixture containing 3 can be used as starting compound in the process according to the invention. The process according to the invention is particularly suitable for the hydroformylation of olefinically unsaturated hydrocarbons having 4 to 12 carbon atoms. Suitable olefinically unsaturated compounds are, for example, butene-2, mixtures containing butene-2 and butene-1, octene-3, undecene-3, hexene-2, heptene-3, dimeric butenes, trimerpropylene, technically available olefin mixtures such as Dimersol® or Octol®.
Die aus der ersten und zweiten Reaktionsstufe anfallenden Aldehydgemische werden abgetrennt und vereinigt, gegebenenfalls gereinigt, und weiterverarbeitet. Abhängig von den sich anschließenden Prozessen ist es auch möglich, das Rohaldehydgemisch direkt, d.h. ohne zusätzlichen Reinigungs- schritt, weiter umzusetzen. Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Carbonsäuren, Alkohole oder Amine aus olefinisch ungesättigten Verbindungen, wobei die olefinisch ungesättigten Verbindungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hydroformyliert und die so erhalte- nen Aldehyde auf an sich bekannte Weise zu Carbonsäuren oxidiert, zu Alkoholen reduziert oder zu Aminen reduktiv aminiert werden.The aldehyde mixtures obtained from the first and second reaction stages are separated off and combined, optionally purified, and further processed. Depending on the subsequent processes, it is also possible to continue to implement the crude aldehyde mixture directly, ie without an additional purification step. A further embodiment of the present invention relates to a process for the preparation of carboxylic acids, alcohols or amines from olefinically unsaturated compounds, the olefinically unsaturated compounds being hydroformylated by the process according to the invention and the aldehydes thus obtained being oxidized to carboxylic acids in a manner known per se, to give alcohols reduced or reductively aminated to amines.
Die Oxidation der erfindungsgemäß aus olefinisch ungesättigten Verbindungen erhaltenen Aldehyde kann auf an sich herkömmliche Weise, beispiels- weise durch die Oxidation der Aldehyde mit Luftsauerstoff oder Sauerstoff gemäß den Verfahren, wie z.B. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Che- mistry, δ.Aufl., Vol. A5, S.239, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1986 dargestellt sind, erfolgen.The oxidation of the aldehydes obtained according to the invention from olefinically unsaturated compounds can be carried out in a conventional manner, for example by the oxidation of the aldehydes with atmospheric oxygen or oxygen in accordance with the methods, as described, for example, in Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, δ. , Vol. A5, p. 239, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1986.
Die katalytische Hydrierung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus olefinisch ungesättigten Verbindungen erhaltenen Aldehyde zu Alkoholen kann auf an sich bekannte Weise, beispielsweise nach den Verfahren von Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Aufl. , Vol. A1 , S.279, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1985 oder G.H. Ludwig, Hydrocarbon Processing, März 1993, S.67, durchgeführt werden.The catalytic hydrogenation of the aldehydes obtained from olefinically unsaturated compounds by the process according to the invention to alcohols can be carried out in a manner known per se, for example by the processes of Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, vol. A1, p. 279, VCH publishing company, Weinheim, 1985 or GH Ludwig, Hydrocarbon Processing, March 1993, p.67.
Die reduktive Aminierung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus olefinisch ungesättigten Verbindungen erhaltenen Aldehyde kann auf an sich bekannte Weise, beispielsweise nach dem aus Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Aufl., Vol. A2, S1 , VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1985 durchgeführt werden. Als Ausgangsverbindungen zur Herstellung von Aminen können sowohl Ammoniak, primäre CrC2o-Amine oder sekundäre C2-C2o-Amine eingesetzt werden.The reductive amination of the aldehydes obtained from olefinically unsaturated compounds by the process according to the invention can be carried out in a manner known per se, for example according to 1985 from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, vol. A2, S1, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim , Ammonia, primary CrC 2 o-amines or secondary C 2 -C 2 o-amines can be used as starting compounds for the production of amines.
Das neue Verfahren eignet sich insbesondere zur Hydroformylierung von Buten-1 und Buten-2 enthaltenden Gemischen, die als Raffinerienebenprodukte bei der Herstellung von Automobiltreibstoffen und bei der Herstellung von Ethylen durch thermische Spaltung höherer Kohlenwasserstoffe zwangsweise in erheblichen Mengen anfallen. Man gewinnt sie aus den C - Crackschnitten des Pyrolyseproduktes durch Extraktion des Butadiens mit einem selektiven Lösungsmittel und anschließende Abtrennung des Isobu- tens vorzugsweise durch Umwandlung in Methyl-tert.butylether. Das von Butadien befreite Pyrolyseprodukt wird als Raffinat 1 bezeichnet. Ist darüber hinaus noch Isobuten abgetrennt, so spricht man von Raffinat II. Statt das Butadien zu extrahieren, kann es auch im C -Crackschnitt partiell zu Butenen hydriert werden. Nach Abtrennung des Isobutens erhält man ein Buten- 1/Buten-2-Gemisch, das nach dem neuen Verfahren mit hoher Selektivität in n-Valeraldehyd überführt werden kann. Dabei wird die erste homogene Hydroformylierungsstufe unter solchen Bedingungen betrieben, bei denen das im Butengemisch enthaltende Buten-1 möglichst weitgehend zu n- Valeraldehyd umgesetzt wird während die i-Valeraldehydbildung noch weit- gehend unterbleibt. Je nach den gewählten Reaktionsparametern kann der Buten-1 Umsatz bis 95% betragen, wobei der nach der ersten Stufe anfallende Valeraldehyd 90 % und mehr n-Valeraldehyd enthält, während der Rest i-Valeraldehyd ist. In der ersten Stufe nicht umgesetztes Olefin, das überwiegend aus Buten-2 besteht und das man häufig auch als Raffinat III bezeichnet, wird gemäß dem neuen Prozeß in der zweiten Stufe in homogener Reaktionsführung umgesetzt. Je nach Reaktionsbedingungen betragen die Olefinumsätze bis zu 90 %, wobei das anfallende Aldehydgemisch bis zu 90 Gew.-% n-Valeraldehyd enthält. Im allgemeinen wird in der zweiten Stufe nur ein Teilumsatz an Olefin angestrebt, um eine übermäßige thermische Belastung des Reaktionsgutes zu vermeiden und eine verstärkte Bildung von i-Valeraldehyd zu unterdrücken. Über den Gesamtprozeß gesehen, beträgt der Butenumsatz bis zu 95 % bei Selektivitäten zu n-Valeraldehyd von bis zu 90%.The new process is particularly suitable for the hydroformylation of mixtures containing butene-1 and butene-2, which are used as refinery by-products in the manufacture of automotive fuels and in the manufacture of ethylene by thermal decomposition of higher hydrocarbons inevitably arise in considerable quantities. They are obtained from the C - crack cuts of the pyrolysis product by extraction of the butadiene with a selective solvent and subsequent separation of the isobutene, preferably by conversion to methyl tert-butyl ether. The pyrolysis product freed from butadiene is referred to as raffinate 1. If isobutene is also removed, this is referred to as raffinate II. Instead of extracting the butadiene, it can also be partially hydrogenated to butenes in the C-crack cut. After the isobutene has been separated off, a butene-1 / butene-2 mixture is obtained, which can be converted into n-valeraldehyde with high selectivity by the new process. The first homogeneous hydroformylation stage is operated under conditions in which the butene-1 contained in the butene mixture is converted as far as possible to give n-valeraldehyde while the i-valeraldehyde formation is still largely absent. Depending on the reaction parameters chosen, the butene-1 conversion can be up to 95%, the valeraldehyde obtained after the first stage containing 90% and more n-valeraldehyde, while the rest is i-valeraldehyde. In the first stage, unreacted olefin, which mainly consists of butene-2 and which is often also referred to as raffinate III, is reacted in a homogeneous manner in the second stage in accordance with the new process. Depending on the reaction conditions, the olefin conversions are up to 90%, the resulting aldehyde mixture containing up to 90% by weight of n-valeraldehyde. In general, only a partial conversion of olefin is aimed for in the second stage in order to avoid excessive thermal stress on the reaction mixture and to suppress an increased formation of i-valeraldehyde. Seen over the entire process, the butene conversion is up to 95% with selectivities to n-valeraldehyde of up to 90%.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Herstellung von C10-Carbonsäuren und C-io-Alkoholen aus einem Buten- 1 und Buten-2 enthaltenden Gemisch, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Cs-Aldehyden umgesetzt wird.A further embodiment of the process according to the invention consists in the production of C 10 -carboxylic acids and C-io alcohols from a butene Mixture containing 1 and butene-2, which is converted to Cs-aldehydes by the process according to the invention.
Dabei wird zunächst das vereinigte Cs-Aldehydgemisch der ersten und zweiten Hydroformylierungsstufe auf konventionellem Wege in Gegenwart basischer Katalysatoren aldolisiert. Eine Vorbehandlung der Aldehyde, z.B. eine spezielle Reiningung, ist nicht erforderlich. Als Katalysatoren finden Al- kalicarbonate, oder Alkalihydroxide, insbesondere Verbindungen des Natriums oder Kaliums und Amine, vorzugsweise tertiäre Amine, wie Triethylamin, Tri-n-propylamin, Tri-n-butylamin, Anwendung. Man arbeitet bei Temperaturen von 60 bis 160°C, insbesondere 80 bis 130°C und bei Normaldruck oder bei bis etwa 1 MPa erhöhtem Druck. Die Reaktionszeit beträgt wenige Minuten bis zu mehreren Stunden und ist insbesondere abhängig von Katalysatortyp und Reaktionstemperatur. Auf Grund seiner höheren Reaktionsgeschwindigkeit aldolisiert vornehmlich n-Valeraldehyd mit sich selbst oder mit isomeren Valeraldehyden zu Decenalen, eine Kondensation von 2-Methyl- butanal oder Isoveraldehyd untereinander tritt dagegen völlig in den Hintergrund. / The combined Cs-aldehyde mixture of the first and second hydroformylation stages is first aldolized in a conventional manner in the presence of basic catalysts. A pretreatment of the aldehydes, eg a special cleaning, is not necessary. Alkali carbonates or alkali metal hydroxides, in particular compounds of sodium or potassium and amines, preferably tertiary amines, such as triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, are used as catalysts. One works at temperatures from 60 to 160 ° C, in particular 80 to 130 ° C and at normal pressure or at up to about 1 MPa increased pressure. The reaction time is from a few minutes to several hours and is particularly dependent on the type of catalyst and the reaction temperature. Due to its higher reaction rate, mainly n-valeraldehyde aldolizes with itself or with isomeric valeraldehydes to decenals, but condensation of 2-methylbutanal or isoveraldehyde with each other completely disappears into the background. /
Das durch Kondensation erhaltene Aldehydgemisch kann je nach Wahl der Hydrierbedingungen entweder partiell zum Dekanal oder vollständig zum Decylalkohol reduziert werden. Die partielle Hydrierung zum Dekanal und die anschließende Oxidation mit Luft oder Luftsauerstoff zur Dekancarbonsäure erfolgt auf bekannt Weise, beispielsweise analog dem aus Ulimanns Ency- klopädie der technischen Chemie, 4. Auflage 1975, Band 9, S.144 bekannten Verfahren zur Herstellung von 2-Ethylhexansäure. Die erhaltene Dekancarbonsäure weist einen hohen Gehalt an 2-Propylheptansäure weiterverarbeiten.Depending on the hydrogenation conditions chosen, the aldehyde mixture obtained by condensation can either be partially reduced to decanal or completely to decyl alcohol. The partial hydrogenation to the decanal and the subsequent oxidation with air or atmospheric oxygen to the decan carboxylic acid takes place in a known manner, for example analogously to the process for the preparation of 2-, known from Ulimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th edition 1975, volume 9, p. ethylhexanoic. The decan carboxylic acid obtained has a high content of 2-propylheptanoic acid.
Für die vollständige Wasserstoffanlagerung am Decenal zu Decylalkohol arbeitet man in an sich bekannter Weise mit konventionellen Hydrierkatalysatoren, wie z.B. mit Katalysatoren auf Basis von Nickel, Chrom oder Kupfer. Üb- licherweise liegt die Hydriertemperatur zwischen 100 und 180°C und der Druck zwischen 1 und 10 MPa. Das nach destillativer Reinigung anfallende Decylalkoholgemisch eignet sich aufgrund seines hohen Gehaltes an 2-Pro- pylheptanol vorzüglich als Alkoholkomponente in Phthalsäureestem, die als Weichmacher Verwendung finden. Weichmacher auf Basis des nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Decylalkoholgemisches zeichnen sich durch hervorragende Kälteeigenschaften aus.For the complete hydrogen addition to the decenal to decyl alcohol, conventional hydrogenation catalysts, such as, for example, catalysts based on nickel, chromium or copper, are used in a manner known per se. customary Liche the hydrogenation temperature is between 100 and 180 ° C and the pressure between 1 and 10 MPa. Due to its high content of 2-propylheptanol, the decyl alcohol mixture obtained after purification by distillation is particularly suitable as an alcohol component in phthalic esters, which are used as plasticizers. Plasticizers based on the decyl alcohol mixture obtained by the process according to the invention are notable for excellent low-temperature properties.
Die Herstellung der Phthalsäure ist beispielsweise aus Ullmann, Encyclopä- die der Technischen Chemie, 1979, Bd. 18, Seite 536 ff, bekannt Zweckmäßig setzt man Pthtalsäureanhydrid mit dem Decylalkoholgemisch im Molverhältnis 1 :2 in einer Stufe um. Die Reaktionsgeschwindigkeit kann durch Katalysatoren und/oder durch Erhöhung der Reaktionstemperatur erhöht werden. Um das Gleichgewicht in Richtung der Esterbildung zu verschieben, ist es erforderlich, das gebildete Wasser aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen.The preparation of phthalic acid is known, for example, from Ullmann, Encyclopä- der der Technische Chemie, 1979, Vol. 18, page 536 ff. It is expedient to react phthalic anhydride with the decyl alcohol mixture in a molar ratio of 1: 2 in one step. The reaction rate can be increased by catalysts and / or by increasing the reaction temperature. In order to shift the equilibrium in the direction of the ester formation, it is necessary to remove the water formed from the reaction mixture.
Die Erfindung wjrd in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert, jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.The invention is explained in more detail in the examples below, but is not restricted to the described embodiments.
Beispiel 1 :Example 1 :
1. Stufe:1st stage:
Hydroformylierung von Raffinat II mit einer Zusammensetzung aus 8,8 Vol.- % Butanen, 66,2 Vol.-% 1 -Buten und 22,2Vol.-% eis und trans 2-Butenen mit einer homogenen Rhodium/TPP KatalysatorlösungHydroformylation of raffinate II with a composition of 8.8 vol.% Butanes, 66.2 vol.% 1-butene and 22.2 vol.% Ice and trans 2-butenes with a homogeneous rhodium / TPP catalyst solution
Einem mit einem Rührer ausgerüsteten 11 Edelstahlautoklav wurden 130g/h Raffinat II der oben genannten Zusammensetzung und 110 Nl/h aus gleichen Volumenteilen bestehendes CO/H2-Gemisch so zugeleitet, dass 10 Nl/h Abgas aus dem Reaktor entnommen werden konnten [Nl/h bedeutet dabei 1 Liter Abgas im Normzustand (20°C und 1at) pro Stunde]. Gleichzeitig wurden je Stunde 165 g TPP gelöst in 830g einer Mischung n-Valeraldehyd und 2- Propylheptenal (Gewichtsverhältnis 2:1) und im Kreis durch den Reaktor geführt. 134 ml Rhodium-2-ethylhexanoat in 2-Ethylhexanol wurden im Reaktor vorgelegt. Die Hydroformyierung wurde vollkontinuierlich über 168 Stunden durchgeführt. Die weiteren Reaktionsparameter sowie Umsatz und Selektivitäten sind der Tabelle 1 zu entnehmen.An 11 stainless steel autoclave equipped with a stirrer was fed 130 g / h of raffinate II of the above-mentioned composition and 110 Nl / h of CO / H 2 mixture consisting of equal parts by volume in such a way that 10 Nl / h of exhaust gas could be removed from the reactor [Nl / h means 1 Liters of exhaust gas in standard condition (20 ° C and 1at) per hour]. At the same time, 165 g of TPP dissolved in 830 g of a mixture of n-valeraldehyde and 2-propylheptenal (weight ratio 2: 1) were passed through the reactor in a circle. 134 ml of rhodium 2-ethylhexanoate in 2-ethylhexanol were placed in the reactor. The hydroformation was carried out continuously over 168 hours. The further reaction parameters as well as conversion and selectivities are shown in Table 1.
Tabelle 1: Raffinat-Il Hydroformylierung mit einer organischen Rh/TPP-Lö- sung (1. Stufe)Table 1: Raffinate-II hydroformylation with an organic Rh / TPP solution (1st stage)
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* Bezogen auf eingesetzte Butene 2. Stufe:* Based on 2nd level butenes used:
Umsetzung des aus der ersten Stufe resultierenden Abgases (nachfolgend als Raffinat III bezeichnet) mit einer Zusammensetzung aus 38,8 Vol.% Butanen, 3,9 Vol.-% 1 -Buten und 57 Vol.-% eis und trans 2-Butenen mit 2,7- Bis(3,3-dimetyl-butyl)-9,9-dimethyl-4,5-bis-(2,7-dimethyl-10-phenoxa-phos- phino)-xanthen (II) als DiphosphinligandReaction of the exhaust gas resulting from the first stage (hereinafter referred to as raffinate III) with a composition of 38.8% by volume of butanes, 3.9% by volume of 1-butene and 57% by volume of ice and trans 2-butenes 2,7- bis (3,3-dimethyl-butyl) -9,9-dimethyl-4,5-bis- (2,7-dimethyl-10-phenoxa-phosphino) xanthene (II) as a diphosphine ligand
Einem mit einem Rührer ausgerüsteten 11 Edelstahlautoklav wurden 80g/h Raffinat III der oben genannten Zusammensetzung und 60 Nl/h aus gleichen Volumenteilen bestehendes CO/H2-Gemisch so zugeleitet, dass 10 Nl/h Abgas aus dem Reaktor entnommen werden konnten. Gleichzeitig wurden je Stunde 1000g der Katalysatorlösung im Kreis durch den Reaktor geführt. Das eingesetzte Rhodium-2-ethylhexanoat sowie 2,7-Bis(3,3-dimetyl-butyl)- 9,9-dimethyl-4,5-bis-(2,7-dimethyl-10-phenoxa-phosphino)-xanthen wurden zuvor in 1000g Texanol® der Firma Eastman und 500g Valeraldehyd gelöst und im Reaktor vorgelegt. Die Hydroformyierung wurde ebenfalls vollkontinuierlich über 168 Stunden durchgeführt. Die weiteren Reaktionsparameter sowie Umsatz und Selektivitäten sind der Tabelle 2 zu entnehmen.An 11 stainless steel autoclave equipped with a stirrer was fed 80 g / h of raffinate III of the above-mentioned composition and 60 Nl / h of CO / H 2 mixture consisting of equal parts by volume in such a way that 10 Nl / h of waste gas could be removed from the reactor. At the same time, 1000 g of the catalyst solution were circulated through the reactor per hour. The rhodium 2-ethylhexanoate used and 2,7-bis (3,3-dimethylbutyl) - 9,9-dimethyl-4,5-bis- (2,7-dimethyl-10-phenoxa-phosphino) xanthene were previously dissolved in 1000g Texanol® from Eastman and 500g valeraldehyde and placed in the reactor. The hydroformation was also carried out continuously over 168 hours. The further reaction parameters as well as conversion and selectivities are shown in Table 2.
Tabelle 2: Hydroformylierung des Reaktionsabgases der 1. Stufe in Gegenwart des Diphosphins (II) (2.Stufe)Table 2: Hydroformylation of the reaction offgas of the 1st stage in the presence of the diphosphine (II) (2nd stage)
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Bezogen auf eingesetzte ButeneBased on butenes used
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
In der ersten Stufe wurde analog zu der ersten Stufe des erfindungsgemä- ßen Beispiels 1 Raffinat II hydroformyliert. Das resultierende Abgas mit einer Zusamensetzung aus 38 Vol.-% Butanen, 3,9 Vol.-% 1 -Buten und 57 Vol.-% eis und trans 2-Butenen wurde anschließend in der zweiten Stufe im Batchverfahren unter unmodifizierten Hochdruckbedingungen bei 250 bar und 160°C hydroformyliert. Als Rhodiumquelle diente Rhodium-2-ethylhexa- noat, welches als konzentrierte Lösung (Rhodiumgehalt ca. 5000 ppm in 2- Ethylhexanol) dem System zugepumpt wurde. Die Konzentration an Rhodium, bezogen auf das eingesetzte Olefin, betrug 5 ppm. Die Reaktion wurde bis zum vollständigen Umsatz gefahren und das resultierende Aldehydge- misch destillativ aufgearbeitet. Bei einem Umsatz von 98% resultierte ein C5- Aldehydgemisch mit einem n:i Verhältnis von 45:55.In the first stage, raffinate II was hydroformylated analogously to the first stage of example 1 according to the invention. The resulting exhaust gas with a composition of 38% by volume of butanes, 3.9% by volume of 1-butene and 57% by volume of ice and trans 2-butenes was then batch-processed in the second stage under unmodified high-pressure conditions at 250 bar and hydroformylated at 160 ° C. Rhodium 2-ethylhexanoate served as the rhodium source and was pumped into the system as a concentrated solution (rhodium content approx. 5000 ppm in 2-ethylhexanol). The concentration of rhodium, based on the olefin used, was 5 ppm. The reaction was run until complete conversion and the resulting aldehyde worked up by distillation. With a conversion of 98%, a C 5 - aldehyde mixture with an n: i ratio of 45:55 resulted.
Die Vereinigung der Hydroformylierungsprodukte aus dem Vergleichsbeispiel 1 ergab ein Pentanal-Gemisch mit einem n:i Verhältnis von 76:24.The combination of the hydroformylation products from Comparative Example 1 gave a pentanal mixture with an n: i ratio of 76:24.
Wie der Vergleich der Ergebnisse des erfϊndungsgemäßen Verfahrens mit den Ergebnissen der Vergeichsbeispiele belegt, läßt sich ein Buten-Il Gemisch nach der erfindungsgemäßen zweistufigen Fahrweise mit einer we- sentlich höheren Selektivität zu den geradkettigen Aldehyden umsetzen als nach der bekannte Arbeitweise, bei der man in der zweiten Stufe nach dem bekannten unmodifizierten Verfahren unter Hochdruck arbeitet. Die erfindungsgemäß verwendeten Diphosphine zeichnen sich überdies durch eine hohe Katalysatorstandzeit aus. As the comparison of the results of the process according to the invention with the results of the comparative examples proves, a butene-II mixture can be converted to the straight-chain aldehydes by the two-stage procedure according to the invention with a significantly higher selectivity than by the known procedure in which the second stage works under the known unmodified process under high pressure. The diphosphines used according to the invention are also characterized by a long catalyst life.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Hydroformylierung olefinisch ungesättigter Verbindungen, wobei die Reaktion in einer ersten Reaktionsstufe in einem homogenen Reaktionssystem unter Verwendung organische Phosphor(lll)-Verbindungen in komplexer Bindung enthaltender Rhodiumverbindungen als Katalysatoren bei Drücken von 0,2 bis 20,0 MPa erfolgt und Abgas gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der ersten Reaktionsstufe einer zweiten Reaktionsstufe zugeführt wird, in der im Abgas vorhandene Mengen der olefinisch ungesättigten Verbindungen in einem homogenen Reaktionssystem in Gegenwart von Komplexverbindungen des Rhodiums und Diphosphinen der allgemeinen Formel (I)1. A process for the hydroformylation of olefinically unsaturated compounds, the reaction in a first reaction stage in a homogeneous reaction system using organic phosphorus (III) compounds in complex bonds containing rhodium compounds as catalysts at pressures of 0.2 to 20.0 MPa and exhaust gas is formed, characterized in that the exhaust gas is fed to the first reaction stage of a second reaction stage, in which amounts of the olefinically unsaturated compounds present in the exhaust gas in a homogeneous reaction system in the presence of complex compounds of rhodium and diphosphines of the general formula (I)
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(I)(I)
in der R1 und R2 jeweils gleich oder verschieden (CrCι8)-AIkyl-Reste, (C6- C14)-Aryl-Reste, (C7-C24)-Aralkyl-Reste oder (C7-C24)-Alkylaryl-Reste sind, R3 Wasserstoff oder ein Rest -CHRaRb darstellt, in dem Ra und Rb jeweils gleich oder verschieden Wasserstoff, (C-i-CisJ-Alkyl-, (Cι-C8)-Alkoxy-Reste, unsubstituierte oder mit (Cι-C10)-Alkyl- und/oder (Cι-Cι0)-Alkoxy-Resten substituierte (C6-Cι4)-Aryl-Reste oder (C -C2 )-Aralkyl-Reste sind, und R4 (Ci- Cιo)-Alkyl-Reste, (C6-C 4)-Aryl-Reste, (C7-C24)-Aralkyl-Reste oder (C7-C24)- Alkylaryl-Reste darstellen, bei Drücken von 0,2 bis 20 MPa umgesetzt werden.in which R 1 and R 2 are each the same or different (CrCι 8 ) alkyl radicals, (C 6 - C 14 ) aryl radicals, (C 7 -C 24 ) aralkyl radicals or (C 7 -C 24 ) Alkylaryl radicals, R 3 represents hydrogen or a radical -CHR a R b , in which R a and R b are each identical or different hydrogen, (Ci-CisJ-alkyl, (-C-C 8 ) alkoxy radicals, unsubstituted or with (Cι -C 10 ) alkyl and / or (-C-Cι 0 ) alkoxy radicals are substituted (C 6 -Cι 4 ) aryl radicals or (C -C 2 ) aralkyl radicals, and R 4 (Ci - Cιo) alkyl residues, (C 6 -C 4 ) aryl residues, (C 7 -C 24 ) aralkyl residues or (C 7 -C 24 ) - alkylaryl residues, at pressures of 0, 2 to 20 MPa can be implemented.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in der allge- meinen Formel I R1 und R2 jeweils gleich oder verschieden (Cι-Ci2)-Alkyl- Reste, (C6-Cιo)-Aryl-Reste (C7-C10)-Aralkyl-Reste oder (C7-C10)-Alkylaryl- Reste sind,2. The method according to claim 1, characterized in that in the general formula IR 1 and R 2 in each case the same or different (-C 1 -C 2 ) alkyl radicals, (C 6 -CIO) aryl radicals (C 7th Are -C 10 ) aralkyl radicals or (C 7 -C 10 ) alkylaryl radicals,
R3 Wasserstoff oder ein Rest -CHRaRb darstellt, in dem Ra und Rb jeweils gleich oder verschieden Wasserstoff, (Cι-Cι2)-AIkyl-, (CrC4)-Alkoxy-Reste, unsubstituierte oder mit (Cι-C3)-Alkyl- und/oder (CrC4)-Alkoxy-Resten substituierte (C6-Cιo)-Aryl-Reste oder (C7-Cι0)-Aralkyl-Reste sind, und R4 (C-i- C3)-Alkyl-Reste, (C6-C10)-Aryl-Reste, (C7-Cιo)-Aralkyl-Reste oder (C7-Cι0)- Alkylaryl-Reste darstellen.R 3 represents hydrogen or a radical -CHR a R b , in which R a and R b are each identical or different hydrogen, (-Cι-Cι 2 ) -alkyl, (CrC 4 ) -alkoxy radicals, unsubstituted or with (Cι -C 3 ) alkyl and / or (CrC 4 ) alkoxy radicals are substituted (C6-Cιo) aryl radicals or (C 7 -Cι 0 ) aralkyl radicals, and R 4 (Ci-C 3 ) Alkyl radicals, (C 6 -C 10 ) aryl radicals, (C 7 -Cιo) aralkyl radicals or (C 7 -Cι 0 ) - alkylaryl radicals.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aryl-Rest jeweils der Phenyl- oder der Naphthyl-Rest ist und der Aralkyl- Rest der Benzyl-Rest ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the aryl radical is in each case the phenyl or the naphthyl radical and the aralkyl radical is the benzyl radical.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, daß R1 und R2 gleich oder verschieden sind und Methyl, Ethyl,4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that R 1 and R 2 are the same or different and methyl, ethyl,
Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, tertiär Butyl, n-Pentyl, i-Pentyl, n-Hexyl, i-Propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, tertiary butyl, n-pentyl, i-pentyl, n-hexyl, i-
Hexyl, n-Heptyl, i-Heptyl, n-Octyl, i-Octyl, n-Nonyl, i-Nonyl, n-Decyl, i-Decyl,Hexyl, n-heptyl, i-heptyl, n-octyl, i-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl,
Phenyl, Naphthyl, Tolyl oder Benzyl bedeuten, daßPhenyl, naphthyl, tolyl or benzyl mean that
R3 für Methyl, Ethyl, Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, n-Pentyl, i-Pentyl, 3,3- Dimethylbutyl, n-Hexyl, i-Hexyl, n-Heptyl, i-Heptyl, n-Octyl, i-Octyl, n-Nonyl, i-R 3 for methyl, ethyl, propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, n-pentyl, i-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, n-hexyl, i-hexyl, n-heptyl, i-heptyl , n-octyl, i-octyl, n-nonyl, i-
Nonyl, n-Decyl, i-Decyl, Phenyl, Naphthyl, Tolyl oder Benzyl steht und daß R4 für Methyl, Ethyl, Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, tertiär Butyl, n-Pentyl, i- Pentyl, 3,3-Dimethylbutyl, n-Hexyl, i-Hexyl, n-Heptyl, i-Heptyl, n-Octyl, i-Octyl, n-Nonyl, i-Nonyl, n-Decyl, i-Decyl, Phenyl, Naphthyl, Tolyl oder Benzyl steht.Nonyl, n-decyl, i-decyl, phenyl, naphthyl, tolyl or benzyl and that R 4 is methyl, ethyl, propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, tertiary butyl, n-pentyl, i-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, n-hexyl, i-hexyl, n-heptyl, i-heptyl, n-octyl, i-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, phenyl, naphthyl, tolyl or benzyl.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß man als Diphosphine 2,7-Bis(3,3-dimethylbutyl)-9,9-dimethyl-4,5-bis(2,7- dimethyl-10-phenoxaphosphino)xanthen (II), 2,7,9-Trimethyl-9-n-nonyl-4,5- bis(2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino)xanthen (III), 2,7-Di-n-decyl-9,9-di- methyl-4,5-bis(2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino)xanthen (IV), 2,7-Di-n- hexyl-9,9-dimethyl-4,5-bis(2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino)xanthen (V), 2,7-(3,3-dimethylbutyl)-9,9-dimethyl-4,5-bis[2,7-di(3,3-dimethylbutyl)-10- phenoxaphosphino]xanthen (VI), 2,7-Dimethyl-9,9-dimethyl-4,5-bis[2,7- di(3,3-dimethylbutyl)-10-phenoxaphosphino]xanthen (VII) verwendet.5. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the diphosphines 2,7-bis (3,3-dimethylbutyl) -9.9-dimethyl-4,5-bis (2,7-dimethyl-10- phenoxaphosphino) xanthene (II), 2,7,9-trimethyl-9-n-nonyl-4,5- bis (2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino) xanthene (III), 2,7-di-n- decyl-9,9-dimethyl-4,5-bis (2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino) xanthene (IV), 2,7-di-n-hexyl-9,9-dimethyl-4,5 -bis (2,7-dimethyl-10-phenoxaphosphino) xanthene (V), 2,7- (3,3-dimethylbutyl) -9,9-dimethyl-4,5-bis [2,7-di (3, 3-dimethylbutyl) -10-phenoxaphosphino] xanthene (VI), 2,7-dimethyl-9,9-dimethyl-4,5-bis [2,7-di (3,3-dimethylbutyl) -10-phenoxaphosphino] xanthene (VII) used.
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IVIV
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10 V 10 V
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VIVI
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VIIVII
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroformylierung in der ersten Reaktionsstufe bei Temperaturen von 50 bis 160°C und einer Rhodiumkonzentration von 1 bis 1000 Gew.-ppm, bezogen auf die homogene Reaktionsmischung, erfolgt und das molare Verhältnis von Rhodium zu Phosphor in der homogenen Reakti- onsmischung 1 : 1 bis 1 : 1000 beträgt.6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the hydroformylation in the first reaction stage at temperatures of 50 to 160 ° C and a rhodium concentration of 1 to 1000 ppm by weight, based on the homogeneous reaction mixture and the molar ratio of rhodium to phosphorus in the homogeneous reaction mixture is 1: 1 to 1: 1000.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der ersten Reaktionsstufe 1 bis 12 MPa, vorzugsweise 1 bis 7 MPa beträgt. 7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the pressure in the first reaction stage is 1 to 12 MPa, preferably 1 to 7 MPa.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der ersten Reaktionsstufe 60 bis 150°C und insbesondere 75 bis 140°C beträgt.8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the temperature in the first reaction stage is 60 to 150 ° C and in particular 75 to 140 ° C.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Rhodiums in der homogenen Reaktionsmischung 10 bis 700 Gew.-ppm und insbesondere 25 bis 500 Gew.- ppm beträgt.9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the concentration of rhodium in the homogeneous reaction mixture is 10 to 700 ppm by weight and in particular 25 to 500 ppm by weight.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß das molare Verhältnis von Rhodium zu Phosphor in der homogenen Reaktionsmischung 1 : 3 bis 1 : 500, vorzugsweise 1 : 50 bis 1 : 300, beträgt.10. The method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the molar ratio of rhodium to phosphorus in the homogeneous reaction mixture is 1: 3 to 1: 500, preferably 1:50 to 1: 300.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Phosphor(lll)-Verbindungen ali- phatische, arornatische oder gemischt aliphatisch-aromatische Phosphine, Diphosphine oder Phosphite verwendet.11. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that aliphatic, arornatic or mixed aliphatic-aromatic phosphines, diphosphines or phosphites are used as organic phosphorus (III) compounds.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydroformyierungsreaktion in der zweiten Reaktionsstufe bei Temperaturen von 50 bis 160°C und einer Rhodiumkonzentration von 1 bis 1000 Gew.-ppm, bezogen auf das homogene Reaktionsge- misch, durchführt und das molare Verhältnis von Rhodium zu Phosphor im Reaktionsgemisch 1 : 1 bis 1 : 80 beträgt.12. The method according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the hydroformyation reaction in the second reaction stage at temperatures of 50 to 160 ° C and a rhodium concentration of 1 to 1000 ppm by weight, based on the homogeneous reaction mix, carried out and the molar ratio of rhodium to phosphorus in the reaction mixture is 1: 1 to 1:80.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der zweiten Reaktionsstufe 1 bis 12 MPa, insbesondere 1 bis 5 MPa beträgt. 13. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the pressure in the second reaction stage is 1 to 12 MPa, in particular 1 to 5 MPa.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der zweiten Reaktionsstufe 60 bis 150°C und insbesondere 75 bis 140°C beträgt.14. The method according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the temperature in the second reaction stage is 60 to 150 ° C and in particular 75 to 140 ° C.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß die Rhodiumkonzentration in der zweiten Reaktionsstufe 50 bis 500 Gew.-ppm und insbesondere 100 bis 300 Gew.-ppm, bezogen auf das homogene Reaktionsgemisch, beträgt.15. The method according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the rhodium concentration in the second reaction stage is 50 to 500 ppm by weight and in particular 100 to 300 ppm by weight, based on the homogeneous reaction mixture.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Reaktionsstufe das molare Verhältnis von Rhodium zu Phosphor im Reaktionsgemisch 1 : 1 bis 1 : 20 beträgt.16. The method according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that in the second reaction stage the molar ratio of rhodium to phosphorus in the reaction mixture is 1: 1 to 1:20.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste und zweite Hydroformylierungsstufe in einem Lösungsmittel durchführt, wobei man als Lösungsmittel Paraffinöl, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ether, Aldehyde, Ketone oder höher siedende Kondensationsprodukte von Aldehyden, insbesondere Trimere von Aldehyden, verwendet.17. The method according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that one carries out the first and second hydroformylation stage in a solvent, the solvent used being paraffin oil, aromatic hydrocarbons, ethers, aldehydes, ketones or higher-boiling condensation products of aldehydes, in particular Trimers of aldehydes used.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man als olefinisch ungesättigte Verbindungen olefinisch ungesättigte Verbindungen mit innenständigen Doppelbindungen oder Gemische enthaltend olefinisch ungesättigte Verbindungen mit innenständigen Doppelbindungen verwendet.18. The method according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that one uses as olefinically unsaturated compounds olefinically unsaturated compounds with internal double bonds or mixtures containing olefinically unsaturated compounds with internal double bonds.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man olefinisch ungesättigte Verbindungen mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen verwendet.19. The method according to claim 18, characterized in that one uses olefinically unsaturated compounds having 4 to 12 carbon atoms.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichent, daß die olefinisch ungesättigte Verbindung ein Gemisch, enthaltend Buten-1 und Buten-2, ist. 20. The method according to claim 19, characterized in that the olefinically unsaturated compound is a mixture containing butene-1 and butene-2.
21. Verfahren zur Herstellung von Carbonsäuren aus olefinisch ungesättigten Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die olefinisch ungesättigte Verbindung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20 hydroformyliert, die erhaltenen Aldehydgemische aus den Hydroformylierungsstufen abtrennt und vereinigt und nachfolgend in an sich bekannter Weise zu Carbonsäuren oxidiert.21. A process for the preparation of carboxylic acids from olefinically unsaturated compounds, characterized in that the olefinically unsaturated compound according to one or more of claims 1 to 20 is hydroformylated, the aldehyde mixtures obtained are separated from the hydroformylation stages and combined and subsequently in a manner known per se to give carboxylic acids oxidized.
22. Verfahren zur Herstellung von Alkoholen aus olefinisch ungesättigten Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die olefinisch ungesättigte Verbindung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20 hydroformyliert, die erhaltenen Aldehydgemische aus den Hydroformylierungsstufen abtrennt und vereinigt und nachfolgend in an sich bekannter Weise zum Alkohol reduziert oder hydriert.22. A process for the preparation of alcohols from olefinically unsaturated compounds, characterized in that the olefinically unsaturated compound is hydroformylated according to one or more of claims 1 to 20, the aldehyde mixtures obtained are separated from the hydroformylation stages and combined and subsequently in a manner known per se to give the alcohol reduced or hydrated.
23. Verfahren zur Herstellung von Aminen aus olefinisch ungesättigten Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die olefinisch ungesättigte Verbindung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20 hydroformyliert, die erhaltenen Aldehydgemische aus den Hydroformylierungsstufen abtrennt und vereinigt und nachfolgend in Gegenwart eines Aminierungska- talysators und Wasserstoff mit Ammoniak, einem primären oder sekundären Amin auf an sich bekannte Weise aminiert.23. A process for the preparation of amines from olefinically unsaturated compounds, characterized in that the olefinically unsaturated compound according to one or more of claims 1 to 20 is hydroformylated, the aldehyde mixtures obtained are separated from the hydroformylation stages and combined and subsequently in the presence of an amination catalyst and Hydrogenated with ammonia, a primary or secondary amine in a manner known per se.
24. Verfahren zur Herstellung von Gemischen isomerer Decylalkohole aus Buten-1 und Buten-2 enthaltenden Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Buten-1 und Buten-2 enthaltende Gemisch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 hydroformyliert, die erhaltenen Aldehydgemische aus den Hydroformylierungsstufen abtrennt und vereinigt, die vereinigten Aldehydgemische unter Bildung eines Aldolgemischs kondensiert, das Aldolgemisch abtrennt und zu einem Gemisch isomerer Decylalkohole hydriert. 24. A process for the preparation of mixtures of isomeric decyl alcohols from mixtures containing butene-1 and butene-2, characterized in that the mixture containing butene-1 and butene-2 is hydroformylated according to one or more of claims 1 to 17, the aldehyde mixtures obtained the hydroformylation stages are separated and combined, the combined aldehyde mixtures are condensed to form an aldol mixture, the aldol mixture is separated off and hydrogenated to a mixture of isomeric decyl alcohols.
25. Verfahren zur Herstellung von Didecylphthalat aus Buten-1 und Buten-2 enthaltenden Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Buten-1 und Buten-2 enthaltende Gemisch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 hydroformyliert, die erhaltenen Aldehydgemische aus den Hydroformylierungsstufen abtrennt und vereinigt, die vereinigten Aldehydgemische unter Bildung eines Aldolgemischs kondensiert, das Aldolgemisch abtrennt und zu einem Gemisch isomerer Decylalkohole hydriert und das Gemisch isomerer Decylalkohole mit Phthalsäure oder Phthalsäureanhydrid verestert.25. A process for the preparation of didecyl phthalate from mixtures containing butene-1 and butene-2, characterized in that the mixture containing butene-1 and butene-2 is hydroformylated according to one or more of claims 1 to 17, the aldehyde mixtures obtained from the hydroformylation stages separated and combined, the combined aldehyde mixtures condensed to form an aldol mixture, the aldol mixture is separated and hydrogenated to a mixture of isomeric decyl alcohols and the mixture of isomeric decyl alcohols is esterified with phthalic acid or phthalic anhydride.
26. Verfahren zur Herstellung von Gemischen isomerer Dekancarbonsäuren aus Buten-1 und Buten-2 enthaltenden Gemischen, dadurch gekennzeichnet daß man das Buten-1 und Buten-2 enthaltende Gemisch gemäß einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 17 hydroformyliert, die erhaltenen Aldehyd- gemische aus den Hydroformylierungsstufen abtrennt und vereinigt, die vereinigten Aldehydgemische unter Bildung eines Aldolgemischs kondensiert, das Aldolgemisch abtrennt, zu einem Gemisch isomerer Decanalen partiell hydriert und anschließend zu einem Gemisch isomerer Dekancarbonsäuren oxidiert. 26. A process for the preparation of mixtures of isomeric decane carboxylic acids from mixtures containing butene-1 and butene-2, characterized in that the mixture containing butene-1 and butene-2 is hydroformylated according to one or more of claims 1 to 17, the aldehyde mixtures obtained separated and combined from the hydroformylation stages, the combined aldehyde mixtures condensed to form an aldol mixture, the aldol mixture separated, partially hydrogenated to a mixture of isomeric decanals and then oxidized to a mixture of isomeric decanecarboxylic acids.
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