DD219759A1 - Verfahren zur herstellung von propanol-1 - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Synthese von Propanol-1 durch regioselektive Hydrierung von Propenoxid mit dem Ziel, ein oekonomisch guenstiges Verfahren zu erhalten. Dies wird dadurch erreicht, dass die Reaktion an einem Katalysator, der 80 bis 91 Masse-% Aluminiumoxid, 7 bis 15 Masse-% Cobaltoxid, 2 bis 5 Masse-% Siliciumdioxid und 0,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid enthaelt, bei maximal 413 K durchgefuehrt wird.

Description

VEB Leuna-Werke _Leuna^ _deIl 22.11.83

"Walter Ulbricht"

LP 83 126

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Titel der Erfindung ,

Verfahren zur Herstellung von Propanol-1 Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Propanol-1 durch regioselektive Hydrierung Von Propenoxid in einer heterogenen Gasphasenreaktion mit Wasserstoff· Propanol-1 kommt als Zwischenprodukt in verschiedenen Bereichen der chemischen Industrie sowie als Lösungsmittel und Desinfektionsmittel zur Anwendung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Propenoxid in der Gasphase durch regioselektive Hydrierung an Hydrierkatalysatoren im Temperaturbereich 443 bis 523 K in Propanol-1 zu überführen (US-PS 1 787 205). Als Katalysatoren kommen Kupfer, Nickel, Cobalt, Eisen, Platin und Palladium, gegebenen-

falls auf Trägern, zum Einsatz, Der Umsatz des Propenoxids zu Propanol-1 beträgt nur 35 bis 40 %. Das -verbleibende Propenoxid muß abdestilliert und erneut in den Prozeß eingebracht werden. Weiterhin ist dieses Verfahren mit dem Nachteil behaftet, daß eine Druckabhängigkeit der Selektivität der Bildung von Propanol-Ί zu verzeichnen ist· Führt man die Reaktion beispielsweise mit einem entsprechend der US-PS 1 787 205 hergestellten Nickelkatalysator durch, so ergibt sich, wie eigene Untersuchungen r eigen,, daß bei der Erhöhung des Druckes von 3»0 auf 9»Ö MPa eine Verschlechterung der Selektivität der ,Bildung des Propanol-1 um 15 % eintritt· Nachteilig an diesem Verfahren ist außerdem auch der gewählte hohe Temperaturbereich· Diese Tatsachen führen zu einer Beschränkung der technischen Möglichkeiten, in wirtschaftlicher Art und Weise Propanol-1 durch regioselektive Hydrierung von Propenoxid herzustellen·

Nach der JP-PS 73-31 083 wird Propenoxid mit Wasserstoff bei einem Anfangsdruck von 6.0 MPa bei 423 K innerhalb von 3 Stunden mit Nickel- bzw. Cobaltborid als Katalysator in einem Autoklaven umgesetzt. Bei einem Umsetzungsgrad von 100 % werden 90 % bzw. 92 % Propanol gebildet, welches ein Verhältnis von 95 % Propanol-1 zu 5 % Propanol-2 bzw· 98 % Propanol-1 zu 2 % Propanol-2 aufweist. Nachteilig ist, daß über die fehlenden 8 % bzw. 10 % keine Angaben gemacht werden . Der Fachmann muß annehmen, daß es sich hierbei um die Bildung von Zersetzungsproduktenhandelt· Dafür spricht die relativ hohe Reaktionstemperatur· Der entscheidende Nachteil besteht jedoch in der diskontinuierlichen Fahrweise, die für ein wirtschaftliches Verfahren völlig ungeeignet ist· Eine kontinuierliche Fahrweise wurde ausgeklammert·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein ökonomisch günstiges kontinuierliches Verfahren für die regioselektive Hydrierung von Propenoxid zu Propanol-1, ohne Druckabhängigkeit der Selektivität der Reaktion, zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zur regioselektiven Hydrierung von Propenoxid zu entwickeln, welches es gestattet, in einer kontinuierlichen Arbeitsweise bei unterschiedlichen Drücken gleichbleibend hohe Selektivitäten der Propanol-1-Bildung zu erzielen.

Diese Aufgabe wurde durch ein Verfahren zur Herstellung von Propanol-1 durch regioselektive Hydrierung von Propenoxid in einer heterogenen Gasphasenreaktiqn mit Wasserstoff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reaktion kontinuierlich an einem Katalysator durchgeführt wird, der 80 bis 91 Masse-% Aluminiumoxid, 7 bis 15 Masse-% Cobaltoxid, 2 bis 5 Masse-% Siliciumdioxid und 0,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid enthält, und daß während der Reaktion eine maximale Temperatur von 413 K nicht überschritten wird.

Als Rohstoffe können für das erfindungsgemäße Verfahren nach bekannten Syntheseverfahren erhältliche Produkte, welche vorher einer entsprechenden Reinigung, unterzogen wurden, eingesetzt werden. Das sind z.B. Produkte, die über das Chlorhydrin- oder das Oxydationsverfahren hergestellt wurden. Erfindungsgemäß besteht der Katalysator aus einer Kombination, die 80 bis 91 Masse-% Aluminiumoxid, 7 bis 15 Masse-% Cobaltoxid, 2 bis 5 Masse-% Siliciumdioxid und ©,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid enthält. Prinzipiell können beliebige Kombinationen der Einzelkomponenten innerhalb der angegebenen Grenzen verwendet werden. Mit besonderem Vorzug werden jedoch Kombinationen eingesetzt, die 85 bis 90 Masse-% Aluminiumoxid, 8 bis 11 Masse-% Cobaltoxid, 2 bis

4 Masse-% Siliciumdioxid und 0,02 Masse-% Eisenoxid enthalten, '

Der entscheidende Vorteil dieser erfindungsgemäß anzuwendenden Katalysajorkombination gegenüber bekannten Katalysatoren besteht in der über weite Bereiche des Druckes, bei denen die Reaktion durchgeführt wird, gleichbleibenden Aktivität, die zu einer gleichbleibenden hohen Selektivität der Bildung von Propanol-1 aus Propenoxid und damit zu einer wesentlich größeren Variabilität des Verfahrens führt. Überraschen muß dabei, daß die aus der Literatur bekannten aktivierenden Eigenschaften von Verbindungen des Aluminiums, Cobalts, Siliciums und Eisens in diesem Druckbereich übertroffen werden. Der erfindungsgemäße Katalysator zeichnet sich außerdem durch eine hohe Standzeit aus* Die Herstellung des erfindungsgemaßen Katalysators erfolgt in der dem Fachmann bekannten Art und Weise durch Fällen von Salzlösungen der entsprechenden Katalysatorkomponenten. Die Fällung wird filtriert, getrocknet, tablettiert getrocknet und in bekannter Art und Weise mit Wasserstoff bei Temperaturen zwischen 573 und 773 K aktiviert· Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Reaktion bei Temperaturen bis maximal 413 K durchgeführt· Eine Überschreitung dieser Temperatur führt zu einer Verringerung der Ausbeute an Propanol-1 · Außerdem gehen bei üPemperaturen über 413 K die Vorteile des Katalysators verloren.

Entsprechend dem erfindungsgemaßen Verfahren kann die Reaktion bei Wasserstoffdrücken von 2,0 bis 10,0 MPa durchgeführt werden, wobei der Wasserstoff als Kreislaufgas ohne Nachteil noch geringe Mengen von Propan und Propenoxid enthalten kann» Zweckmäßigerweise wird der Katalysator fur das erfindungsgemäße Verfahren in einem Reaktor als Festbett angeordnet. Propenoxid wird verdampft und in der Gasphase mit dem Kreislaufgas über den Katalysator geführt. .

Γ 5 7

Dabei bildet sich ein Gemisch aus Propanol-1 und Propanol-2 sowie geringe Mengen Wasser, hochsiedende Nebenprodukte und eventuell Propenoxid· Die Aufarbeitung des Gemisches erfolgt in an sich bekannter Art und Weise durch Abtrennung des Kreislaufgases und anschließende Destillation. Der Vorteil des Einsatzes der erfindungsgemäßen Katalysatorkombination, bestehend aus 80 bis 91 Ua.sse-% Aluminiumoxid, 7 bis 15 Masse-% Cobaltoxide 2 bis 5 Masse-% Siliciumdioxid und 0,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid, bei der Umsetzung von Propenoxid mit Wasserstoff bei Temperaturen bis maximal 415 K» ergibt sich somit aus der im weiten Druckbereich gleichbleibenden hohen Aktivität, die gegenüber herkömmlichen Katalysatoren zu einer gleichbleibenden hohen Selektivität der Bildung von Propanol-1 führt, sowie in der Möglichkeit, die Reaktion kontinuierlich in einem energetisch günstigen Temperaturbereich durchzuführen»

Ausführungsbeispiele ^ Beispiel 1

Es wird ein Katalysator, bestehend aus 86,5 Masse-% Aluminiumoxid, 10,5 Masse-% Cobaltoxid, 3,0 Masse-^ Siliciumdioxid und 0,02 Masse-% Eisenoxid, eingesetzt, der in einem , Reaktor fest angeordnet ist. Es werden stündlich 160 g Propenoxid verdampft und mit 64,7 1 i.N, Frischwasserstoff sowie 6400 1 i,N; eines Kreislaufgases, bestehend aus 99,6 % Wasserstoff, 0,1 % Propan und 0,3 % Propenoxid, bei 3,0 MPa und einer Reaktionstemperatur von 408 K über den aktivierten Katalysator geführt. Die Verweilzeit betragt in der Reaktionszone 16 see. In einem dem Reaktor nachgeschalteten Abscheider werden bei einer Temperatur von 295 K stündlich 160,4 g eines Flüssigproduktes erhalten, das folgende Zusammensetzung hat:

Propenoxid 0,1 Masse-%

Propanol-1 95»6 Masse-%

Propanol-2 2,5 Masse-%

hochsiedende Nebenprodukte 0,3 Masse-%

Wasser 1,5 Masse-$

Die Selektivität der Bildung des Propanol-1 beträgt 92,4 % Das Verhältnis von Propanol-1 zu Propanol-2 beträgt 9?»5 '· 2,5. ' . " ". ... --_:' ' ' ' · ', ". .' ·' ' ' .

Beispiel 2 . ,

Es wird verfahren wie im Beispiel 1 · Die Heaktion wird bei einem Druck von 6,0 MPa ausgeführt. ' , Die Selektivität der Bildung des Propanol-1 beträgt 92,7 %· Das Verhältnis von Propänol-1 zu Propanol-2 beträgt

Beispiel 3

Es wird verfahren wie im Beispiel 1» Die Reaktion wird bei einem Druck von 9,0 MPa ausgeführt.

Die Selektivität der Bildung des Psopanol-1 beträgt 92,0 %· Das Verhältnis von Propanol-1 äu i?ropanol-2 beträgt 97,4 : 2,6. , . . .. ' ..: ' . ' . ..' . . . ; '

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Verfahren zur Herstellung von Propano1-1 durch regioselektive Hydrierung von Propenoxid in einer heterogenen Gasphasenreaktion mit Wasserstoff, gekennzeichnet dadurch, daß die Reaktion kontinuierlich an einem Katalysator durchgeführt wird, der 80 bis 91 Masse-% Aluminiumoxid, 7 bis 15 Mässe-% Cobaltoxid, 2 bis 5 Masse-% Siliciumdioxid und
   0,01 bis 0,05 Masse-% Eisenoxid enthält, und daß während der Heaktion eine, maximale Reaktionstemperätur von 4-13 K nicht überschritten wird»