DE1158050B

DE1158050B - Verfahren zur Herstellung von Saeureanhydriden und/oder Ketonen durch Erhitzen gesaettigter aliphatischer Monocarbonsaeuren mit mindestens 3 C-Atomen im Molekuel

Info

Publication number: DE1158050B
Application number: DEB55173A
Authority: DE
Inventors: Dr Rudolf Novotny; Dr Siegfried Paulsen
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1959-10-14
Filing date: 1959-10-14
Publication date: 1963-11-28
Also published as: GB943745A; CH409911A

Description

Verfahren zur Herstellung von Säureanhydriden und/oder Ketonen durch Erhitzen gesättigter aliphatischer Monocarbonsäuren mit mindestens 3 C-Atomen im Molekül Es ist bekannt, aliphatische Monocarbonsäuren unter Verwendung von feinverteiltem Eisen als Fließbettmaterial durch Dehydratisierung und anschließende Decarboxylierung in Ketone zu überführen. Umsatz und Ausbeute sind bei diesem Verfahren jedoch wenig befriedigend.
Es ist weiter bekannt, die Ketonisierung von Carbonsäuren in Gegenwart von Manganverbindungen auf einem Trägermaterial als Katalysator vorzunehmen, jedoch werden nur bei den unter Druck durchgeführten Umsetzungen Ausbeuten erhalten, die etwa den bei der Verwendung eines Fließbettes erhaltenen entsprechen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat demgegenüber den Vorteil, drucklos zu arbeiten und beträchtlich höhere Durchsätze zu erzielen.
Es wurde nun gefunden, daß man Säureanhydride und/oder Ketone durch Erhitzen gesättigter aliphatischer Monocarbonsäuren mit mindestens 3 C-Atomen im Molekül in ausgezeichneter Ausbeute und unter großem Durchsatz herstellen kann, indem man diese Säuren gasförmig durch ein auf 250 bis 8000 C erhitztes Katalysatorfließbett, bestehend aus den Oxyden, Hydroxyden und Phosphaten der II. bis IV. Hauptgruppe und der III. bis VIII. Nebengruppe des Periodensystems, hindurchleitet und aus den abziehenden Gasen durch Kühlung die Umsetzungsprodukte gewinnt. Als Kondensat erhält man alsdann je nach Flleßbettemperatur das entsprechende Anhydrid, das Keton oder Gemische aus beiden, wobei mit steigender Temperatur die zunächst alleinige Bildung des Anhydrids in die ausschließliche Bildung des Ketons übergeht.
Die Verweilzeit des Ausgangsmaterials im Fließbett ist nicht sonderlich kritisch. Sie soll etwa 0,1 bis 5 Sekunden betragen. Diese Kontaktzeit läßt sich ohne weiteres durch Abstimmung der Strömungsgeschwindigkeit mit der Schichthöhe des Fließbettes einhalten.
Die Katalysatoren werden zweckmäßigerweise auf einem geeigneten Trägermaterial, wie z. B. AlO(OH) oder beliebigen keramischen Trägersubstanzen, und vorzugsweise in einer Korngröße von 40 bis 500 1. angewendet.
Der optimale Temperaturbereich des Verfahrens hängt von der Art der Ausgangssäure und dem gewünschten Endprodukt ab. Wie gesagt, kann man durch Einhaltung verhältnismäßig niedriger Tempe- raturen die Reaktion schon bei der Stufe der Anhydride abbrechen. Die Dehydratisierung verläuft bevorzugt bei einer Temperatur von 250 bis 4500 C, während die Bildung der Ketone vorzugsweise im Bereich von 400 bis 6000 C erfolgt.
Die Aufwirbelung des Katalysators durch Einleiten der vorher in gasförmigen Zustand übergeführten Carbonsäuren mit einer ausreichenden Geschwindigkeit bereitet im allgemeinen keine Schwierigkeiten; sie kann jedoch durch gleichzeitiges Einleiten inerter Gase, z. B. Stickstoff, verstärkt werden, wodurch auch der Reaktionsablauf begünstigt wird.
Beispiel 1 Aus einem Verdampfer werden 3,0 Gewichtsteile n-Buttersäure je Minute in einen auf Reaktionstemperatur (440 bis 4800 C) beheizten Wirbelschichtreaktor eingeleitet, der mit einem Gemisch von 100 Gewichtsteilen AlO(OH) (Korngröße 200 bis 500 Ft) als Trägermaterial und einer gefällten Mangan(II)-Verbindung als Katalysator beschickt ist. Beim Durchströmen des Carbonsäuredampfes durch den von ihm selbst aufgewirbelten Kontakt läuft die Reaktion innerhalb kürzester Zeit quantitativ ab. In einem Wasserkühler werden die Reaktionsprodukte anschließend kondensiert; ihre Bestimmung erfolgt destillativ nach vorheriger Abtrennung von sauren Produkten durch Extraktion mit Alkali. Je Stunde konnten aus dem Reaktionsprodukt 111,5 Gewichtsteile Rohketon kondensiert werden. Die Ausbeute an Di-n-propylketon beträgt nach der Aufarbeitung 96°/o der Theorie, der Umsatz 98 o/o.
Beispiel 2 Aus einem Verdampfer werden 2,6 Gewichtsteile Propionsäure je Minute in einem rund 4000 C beheizten Wirbelschichtreaktor eingeleitet. Der Reaktor wurde vorher mit 100 Gewichtsteilen eines Kontaktgemisches aus AlO(OH) und einer Mangan(II)-Verbindung (Korngröße 100 bis 200 pt) gefüllt. Beim Durchströmen des Propionsäuredampfes durch den wirbelnden Kontakt wird dieser unter Abspaltung von Wasser zum Anhydrid umgesetzt. Die Ausbeute an Propionsäureanhydrid beträgt 92°/o der Theorie, der Umsatz 96o.
Beispiel 3 Über einen Verdampfer werden 5,0 Gewichtsteile Caprylsäure in einen auf 480 bis 5000 C beheizten Wirbeis chlchtreaktor eingeleitet. Die Wirbelschicht besteht aus einem Al2O8-Katalysator, der mit Ceroxyd aktiviert ist. Beim Durchströmen der Wirbelschicht setzt sich die Caprylsäure zum gewünschten Di-n-heptyl-keton um, das im anschließenden Kühler kondensiert wird. Durch Destillation wird das Din-heptyl-keton quantitativ gewonnen. Der Umsatz beträgt 96 e/0, die Ausbeute 99 0/o der Theorie.
Beispiel 4 Aus einem Verdampfer werden 6,5 Gewichtsteile Laurinsäure durch einen auf 490 bis 5200 C beheizten Wirbelschichtreaktor hindurchgeleitet, der mit einem AlO(OH)-MnO-Katalysator einer Korngröße von 200 bis 4001l CL gefüllt ist. Unter Abspaltung von H2O und CO2 setzt sich die Laurinsäure zum Din-undecil-keton um, das nach der Kondensation im Kühler durch anschließende Destillation und Umkristallisation rein gewonnen wird. Die Ausbeute beträgt 94o der Theorie.
Beispiel 5 Ein Wirbelschichtreaktor wird mit 110 Gewichtsteilen eines Kieselgel-Mangan(II)-oxyd-Katalysators gefüllt. Nach Aufheizen auf Reaktionstemperatur (4950 C) werden durch einen Überhitzer 4,8 Gewichtsteile i-Valeriansäure je Minute gasförmig in den Reaktor eingeleitet. Aus den abziehenden Reaktionsprodukten werden 191 Gewichtsteile Di-i-butylketon kondensiert; der Umsatz beträgt 1130 g Diibutylketon je Liter Kontakt Stunde.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Säureanhydriden und/oder Ketonen durch Erhitzen gesättigter aliphatischer Monocarbonsäuren mit mindestens 3 C-Atomen im Molekül, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Säuren gasförmig durch ein auf 250 bis 8000 C erhitztes Katalysatorfließbett, bestehend aus den Oxyden, Hydroxyden und Phosphaten der II. bis IV. Hauptgruppe und der III. bis VIII. Nebengruppe des Periodensystems, hindurchleitet und aus den abziehenden Gasen durch Kühlung die Umsetzungsprodukte gewinnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schichthöhe des Fließbettes auf eine Verweilzeit des Ausgangsmaterials von 0,1 bis 5 Sekunden einstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Katalysator vorzugsweise in einer Korngröße von 40 bis 500 cl anwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung von Anhydriden das Fließbett auf 250 bis 4500 C erhitzt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung von Ketonen das Fließbett auf 400 bis 6000 C erhitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2813 125; Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 4/2, 1955, S. 226-227 und 431; Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, 6, 1955, S. 806 bis 808, und 3, 1953, S. 38-39.