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DE1568400B - Process for the production of vinyl acetate - Google Patents

Process for the production of vinyl acetate

Info

Publication number
DE1568400B
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
vinyl acetate
palladium
weight
activated carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Brian Walton Horley Surrey Harris (Großbritannien)
Original Assignee
The Distillers Co., Ltd., Edinburgh (Grossbritannien)

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Description

Verfahren zur Herstellung von Estern von unger sättigten Alkoholen, z. B. Vinylacetat, durch Oxydation von Olefinen mit molekularem Sauerstoff in einem Gemisch, das Carboxylationen und Carbonsäure enthält, in Gegenwart eines Platingruppenmetalls als Katalysator wurden bereits vorgeschlagen.. Das Platingruppenmetall kann allein oder auf einem Träger, der eine Oberfläche von weniger als 50 m2/g hat, verwendet werden.Process for the preparation of esters of unsaturated alcohols, e.g. B. vinyl acetate, by oxidation of olefins with molecular oxygen in a mixture containing carboxylate ions and carboxylic acid, in the presence of a platinum group metal as a catalyst have already been proposed. The platinum group metal can be used alone or on a support that has a surface area of less than 50 m 2 / g has to be used.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Vinylacetat durch Umsetzung von Äthylen in der Flüssigphase mit molekularem Sauerstoff und Essigsäure in Gegenwart eines, ein elementares Platingruppenmetall auf einem Träger enthaltenden Katalysators unter Überdruck und bei erhöhter Temperatur, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umsetzung in Gegenwart von 0,1 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Summe des Gewichts aus Metall- und Kohleträger eines Platingruppenmetalls, auf Aktivkohle mit einer Oberfläche von mehr als 50 m2/g als Katalysator durchführt. 'The invention relates to a process for the preparation of vinyl acetate by reacting ethylene in the liquid phase with molecular oxygen and acetic acid in the presence of a catalyst containing an elemental platinum group metal on a support under excess pressure and at elevated temperature, which is characterized in that the reaction is carried out in the presence of 0.1 and 10 percent by weight, based on the sum of the weight of metal and carbon carriers of a platinum group metal, on activated carbon with a surface area of more than 50 m 2 / g as a catalyst. '

Das Verfahren kann bei erhöhten Temperaturen im Bereich von 50 bis 150° C, vorzugsweise oberhalb Von 100° C, durchgeführt werden. Überdrücke von beispielsweise 1 bis 50 atü, zweckmäßig von etwa 10 atü, können angewendet werden.The process can be carried out at elevated temperatures in the range from 50 to 150 ° C, preferably above Von 100 ° C. Overpressures of, for example, 1 to 50 atmospheres, expediently of around 10 atmospheres, can be applied.

Die Menge des molekularen Sauerstoffs, bezogen auf die eingesetzte" Olefinmerige, kann innerhalb mäßig weiter Grenzen liegen. Geeignet sind Sauerstoffkonzentrationen bis zu 7 Volumprozent, bezogen auf das Volumen des Olefins. Vorzugsweise werden Konzentrationen von etwa 5 Volumprozent angewendet.The amount of molecular oxygen, based on the "Olefinmerige used, can be within moderate further limits lie. Oxygen concentrations of up to 7 percent by volume, based on the Volume of olefin. Preferably, concentrations of about 5 percent by volume are used.

Unter dem Ausdruck »Platingruppenmetall« sind die Metalle Platin, Palladium, Ruthenium, Rubidium, Osmium oder Iridium zu verstehen. Bevorzugt als Katalysator wird Palladium. Die im Katalysator enthaltene Menge des Platingruppenmetalls kann innerhalb mäßig weiter Grenzen liegen. Der Katalysator kann in beliebiger geeigneter Weise hergestellt und auf die als Träger dienende Kohle aufgebracht werden. Beispielsweise kann die Kohle mit einer wäßrigen Lösung einer Palladiumverbindung, z. B. Palladium(II)-chlorid, imprägniert werden. Das letztere wird dann zu Palladiummetall reduziert, z. B. durch Behandlung mit Wasserstoff oder Hydrazin zweckmäßig in Form von Hydrazinhydrat, das in einer alkalischen Lösung, z. B. einer Natriumhydroxydlösung, gelöst ist. Die imprägnierte Kohle wird dann beispielsweise durch Filtration isoliert, mit Wasser gewaschen und abschließend getrocknet. Vanadin, Chrom, Mangan,The term "platinum group metal" includes the metals platinum, palladium, ruthenium, rubidium, To understand osmium or iridium. Palladium is preferred as the catalyst. The one contained in the catalyst The amount of platinum group metal can be within moderately wide limits. The catalyst can be prepared in any suitable manner and applied to the carbon serving as a carrier. For example, the charcoal with an aqueous solution of a palladium compound, e.g. B. Palladium (II) chloride, are impregnated. The latter is then reduced to palladium metal, e.g. B. by treatment with hydrogen or hydrazine, expediently in the form of hydrazine hydrate, which is in an alkaline solution, z. B. a sodium hydroxide solution is dissolved. The impregnated carbon is then for example through Filtration isolated, washed with water and finally dried. Vanadium, chrome, manganese,

ίο Eisen, Kobalt, Nickel oder Kupfer oder ihre Salze können in den Katalysator eingearbeitet oder in der eingesetzten Essigsäure gelöst werden.ίο iron, cobalt, nickel or copper or their salts can be incorporated into the catalyst or dissolved in the acetic acid used.

Die als Träger dienende Aktivkohle kann in beliebiger passender Weise hergestellt werden. Geeignet ist beispielsweise körnige Holzkohle oder Zuckerkohle oder aus Steinkohle erhaltene Kohle, die in beliebiger passender Weise aktiviert wird, z. B. durch Dampfbehandlung. Die Aktivkohle hat vorzugsweise eine Oberfläche im Bereich von 400 bis 1200 m2/g, insbesondere über 500 m2/g.The activated carbon serving as the carrier can be produced in any suitable manner. For example, granular charcoal or sugar charcoal or charcoal obtained from hard coal, which is activated in any suitable manner, is suitable, for example. B. by steam treatment. The activated carbon preferably has a surface area in the range from 400 to 1200 m 2 / g, in particular over 500 m 2 / g.

Bei der Durchführung des Verfahrens befindet sich der auf die Aktivkohle aufgebrachte Katalysator in einem stehenden Rohr. Die Essigsäure wird am oberen Ende des Katalysatorbettes eingeführt. Im Gegenstrom oder im Gleichstrom zur flüssigen Säure wird ein Gemisch aus Äthylen und gasförmigem Sauerstoff durch das Rohr geleitet. Die Reaktionswärme kann in üblicher Weise abgeführt werden. Die Reaktionsprodukte werden zumindest teilweise vom Gasstrom mitgenommen und können durch Kühlung oder Waschen nach dem Austritt aus dem Reaktor gewonnen werden. Das verbleibende Gasgemisch wird dann in den Reaktor zurückgeführt. Eine geringe Menge wird abgezogen, um Verunreinigungen, wie Paraffine, zu entfernen. Wenn das Gas mit hoher Geschwindigkeit im Kreislauf geführt wird, kann je nach der Temperatur und dem Druck, bei dem der Reaktor gehalten wird, so gearbeitet werden, daß das Gas die gesamten Reaktionsprodukte austrägt. Vorzugsweise wird der Reaktor bei konstantem'Gasdruck gehalten, und frisches Äthylen und Sauerstoff werden in dem Maße zugeführt, wie sie vom Reaktionsmedium unter Bildung der Produkte aufgenommen werden. Die Essigsäure, die über das Katalysatorbett gelaufen ist, wird zum Katalysator-When the process is carried out, the catalyst applied to the activated carbon is in a standing pipe. The acetic acid is introduced at the top of the catalyst bed. In countercurrent or in cocurrent with the liquid acid there is a mixture of ethylene and gaseous oxygen passed through the pipe. The heat of reaction can be dissipated in a customary manner. The reaction products are at least partially entrained by the gas stream and can be removed by cooling or washing after leaving the reactor. The remaining gas mixture is then in the reactor returned. A small amount is drawn off to remove impurities such as paraffins. If the gas is circulated at high speed, it may vary depending on the temperature and the pressure at which the reactor is maintained, operated so that the gas all of the reaction products unsubscribes. The reactor is preferably kept at constant gas pressure and fresh Ethylene and oxygen are supplied to the extent that they are supplied by the reaction medium with the formation of the products be included. The acetic acid that has run over the catalyst bed becomes the catalyst

/45 bett zurückgeführt, d. h., man läßt eine Anreicherung des Esters und anderer Produkte stattfinden. Die maximal zulässige Konzentration des Esters hängt von der Temperatur ab, bei der die Reaktion durchgeführt wird. Für die Herstellung von Vinylacetat aus/ 45 bed returned, d. i.e., the ester and other products are allowed to accumulate. the maximum permissible concentration of the ester depends on the temperature at which the reaction is carried out will. For the production of vinyl acetate from

Äthylen können die Konzentrationen bei einer bei 10,5 atü und 100° C durchgeführten Reaktion bis zu 30% Vinylacetat mit 6% Wasser betragen. Die Reaktionsprodukte können aus dem Reaktor entfernt werden, indem ein Seitenstrom abgezogen wird, der zur Entfernung der Produkte fraktioniert wird. Die restliche Essigsäure kann dann teilweise oder ganz zum Reaktor zurückgeführt werden. ·The concentrations of ethylene in a reaction carried out at 10.5 atmospheres and 100 ° C can reach up to 30% vinyl acetate with 6% water. The reaction products can be removed from the reactor by withdrawing a side stream which is fractionated to remove the products. the Any or all of the remaining acetic acid can then be returned to the reactor. ·

Beispiel 1example 1

Ein Katalysator, der 1 Gewichtsprozent Palladiummetall enthielt, wurde durch Imprägnierung von körniger Aktivkohle mit einer Palladiumchloridlösung und anschließende Reduktion mit einer alkalischen Hydrazinhydratlösung hergestellt. Der Katalysator wurde mit destilliertem Wasser gewaschen, bis das Waschwasser frei von Chloridionen war, und dann bei 110° C getrocknet.A catalyst that is 1 percent by weight palladium metal was made by impregnating granular activated carbon with a palladium chloride solution and subsequent reduction with an alkaline hydrazine hydrate solution. The catalyst was washed with distilled water until the wash water was free of chloride ions, and then at Dried at 110 ° C.

Der Katalysator (125 Gewichtsteile) wurde in einen Reaktor gefüllt, der aus einem senkrechten Rohr aus nichtrostendem Stahl von 2,54 cm Innendurchmesser bestand. Essigsäure (500 Teile/Std.) wurde von oben nach unten durch das Katalysatorbett im Gegenstrom zu einem von unten nach oben strömendem Äthylen-Sauerstoff-Gemisch (100:6 Raumteile) geleitet. Der Reaktor wurde bei 1200C, der Gasdruck bei 10 atü gehalten.The catalyst (125 parts by weight) was placed in a reactor consisting of a vertical stainless steel tube with an internal diameter of 2.54 cm. Acetic acid (500 parts / hour) was passed from top to bottom through the catalyst bed in countercurrent to an ethylene-oxygen mixture (100: 6 parts by volume) flowing from bottom to top. The reactor was kept at 120 ° C. and the gas pressure at 10 atm.

Das Vinylacetat wurde in einer Menge von 0,22 und der Acetaldehyd in einer Menge von 0,36 Mol/l Katalysatorvolumen/Std. gebildet. Weder Kohlendioxyd noch Kohlenoxyd oder hochsiedende Verbindungen konnten nachgewiesen werden.The vinyl acetate was used in an amount of 0.22 and the acetaldehyde in an amount of 0.36 mol / l catalyst volume / hour. educated. Neither carbon dioxide nor carbon oxide nor high-boiling compounds could be detected.

Beispiel 2Example 2

Auf die vorstehend beschriebene Weise wurde ein aus Palladium auf Aluminium bestehender Katalysator hergestellt, der 1 Gewichtsteil Palladium auf 100 Teilen Aluminiumoxyd enthielt, das 22 Stunden auf 10000C erhitzt worden war und eine Oberfläche von 48 m2/g hatte. Bei Verwendung dieses Katalysators unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen wurden folgende Ausbeuten erhalten: 0,3 Mol Vinylacetat/1/Std.; 0,003 Mol Acetaldehyd/1/Std. und 0,004 Mol Kohlendioxyd/1/Std. Dies veranschaulicht die technische Verbesserung, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung erzielt wird.In the manner described above, a catalyst consisting of palladium on aluminum was prepared which contained 1 part by weight of palladium per 100 parts of aluminum oxide, which had been heated to 1000 ° C. for 22 hours and had a surface area of 48 m 2 / g. When this catalyst was used under the conditions mentioned in Example 1, the following yields were obtained: 0.3 mol of vinyl acetate / 1 / hour; 0.003 mol acetaldehyde / 1 / hour and 0.004 moles of carbon dioxide / 1 / hour. This illustrates the technical improvement achieved by the method according to the invention.

Beispiel 3Example 3

Ein Katalysator, der 0,6 Gewichtsprozent Palladium auf Aktivkohle enthielt, wurde durch Imprägnieren von körniger Aktivkohle mit einer Palladiumchloridlösung und anschließende Reduktion in strömendem Wasserstoff bei 12O0C hergestellt.A catalyst containing 0.6 weight percent palladium on activated carbon was prepared by impregnation of granular activated carbon with a palladium chloride solution and followed by reduction in flowing hydrogen at 12O 0 C.

Dieser Katalysator wurde unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen eingesetzt. Hierbei wurde Vinylacetat in einer Raumzeitausbeute von 0,42 Mol/l/ Std. gebildet. Folgende Selektivitäten (bezogen auf Äthylen) wurden erzielt: Vinylacetat 81,8; Acetaldehyd 5,5; Äthylidendiacetat 11,5; Kohlendioxyd 1,1%.This catalyst was used under the conditions mentioned in Example 1. Here was Vinyl acetate was formed in a space-time yield of 0.42 mol / l / hour. The following selectivities (based on Ethylene) were obtained: vinyl acetate 81.8; Acetaldehyde 5.5; Ethylidene diacetate 11.5; Carbon dioxide 1.1%.

Beispiel 4Example 4

Ein Katalysator, der 0,6 Gewichtsteile Palladium und 0,15 Gewichtsteile Vanadium auf Aktivkohle enthielt, wurde durch Zugabe des Palladiums als Palladiumchlorid, Reduktion mit Hydrazinhydrat auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise und anschließende Imprägnierung der Kombination Palladium-Kohle mit einer Lösung von Natriummetavanadat in siedendem Wasser hergestellt.A catalyst containing 0.6 part by weight of palladium and 0.15 part by weight of vanadium on activated carbon, was by adding the palladium as palladium chloride, reduction with hydrazine hydrate to the in the manner described in Example 1 and subsequent impregnation of the palladium-carbon combination made with a solution of sodium metavanadate in boiling water.

Bei Einsatz dieses Katalysators unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen betrug die Ausbeute an Vinylacetat 0,3 Mol/1/Std. Die Selektivitäten (bezogen auf Äthylen) waren folgende: Vinylacetat 80,8; Acetaldehyd 12,4; Äthylidendiacetat 5,6 und Kohlendioxyd 1,1%.When using this catalyst under the conditions mentioned in Example 1, the yield was at Vinyl acetate 0.3 mol / 1 / hour The selectivities (related on ethylene) were as follows: vinyl acetate 80.8; Acetaldehyde 12.4; Ethylidene diacetate 5,6 and carbon dioxide 1.1%.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Vinylacetat durch Umsetzung von Äthylen in der Flüssigphase mit molekularem Sauerstoff und Essigsäure in Gegenwart eines ein elementares Platingruppenmetall auf einem Träger enthaltenden Katalysators unter Überdruck und bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart von 0,1 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Summe des Gewichts aus Metall- und Kohleträger eines Platingruppenmetalls, auf Aktivkohle mit einer Oberfläche von mehr als 50 m2/g als Katalysator durchführt.1. A process for the preparation of vinyl acetate by reacting ethylene in the liquid phase with molecular oxygen and acetic acid in the presence of a catalyst containing an elemental platinum group metal on a support under excess pressure and at elevated temperature, characterized in that the reaction is carried out in the presence of 0.1 and 10 percent by weight, based on the sum of the weight of the metal and carbon carriers of a platinum group metal, on activated carbon with a surface area of more than 50 m 2 / g as a catalyst. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit einer Aktivkohle mit einer Oberflächengröße im Bereich von 400 bis 1200 m2/g, vorzugsweise von mehr als 500 m2/g als Träger durchführt.2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction is carried out with an activated carbon with a surface area in the range from 400 to 1200 m 2 / g, preferably more than 500 m 2 / g as a carrier.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2303598A1 (en) * 1975-03-13 1976-10-08 Stamicarbon PROCESS FOR THE PREPARATION OF CATALYZERS BASED ON NOBLE METALS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2303598A1 (en) * 1975-03-13 1976-10-08 Stamicarbon PROCESS FOR THE PREPARATION OF CATALYZERS BASED ON NOBLE METALS

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