DE60007874T2

DE60007874T2 - Verfahren zur herstellung von 3-hydroxypropanal

Info

Publication number: DE60007874T2
Application number: DE60007874T
Authority: DE
Inventors: Thomas Haas; Torsten Hahm; Rudolf Vanheertum; Willi Hofen; Liane Deusser
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: AR025212A1; EP1200381A1; US6284930B1; TR200103847T2; WO2001009073A1; JP4615799B2; CA2375951A1; ES2212779T3; TWI288744B; CN1359363A; KR20020015711A; ATE258157T1; DE60007874D1; MXPA01013454A; JP2003506344A; EP1200381B1; CN1170802C; BR0012213A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxypropanal.
TECHNISCHER HINTERGRUND
3-Hydroxypropanal ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von 1,3-Propandiol. 1,3-Propandiol kann weiter verarbeitet werden, um Polyester zu erzeugen, zum Beispiel Poly(trimethylenterephthalat), welches für das Spinnen von Fasern verwendbar ist oder zu anderen Handelsgegenständen wie beispielsweise Polyolen verarbeitet werden kann.
Es ist bekannt, daß 3-Hydroxypropionaldehyd (3-Hydroxypropanal) durch Hydratation von Acrolein mit Wasser in Anwesenheit eines chelatbildenden Ionenaustauschers bei Temperaturen von 30 bis 120°C und Drücken von 1 bis 20 bar hergestellt werden kann, wie in der US-Patentschrift 5171898, hier durch Bezugnahme eingeschlossen, beschrieben ist.
Die US-Patentschrift 5284979 offenbart die Hydratation von 2-Alkenalen zu 3-Hydroxyalkanalen in einer homogenen Phase in Anwesenheit eines Säurekatalysators und eines gelösten Säure-Base-Puffers, was einen pH von 2 bis 5 ergibt. Ein bevorzugter Säure-Base-Puffer ist Propansäure/Triethylammoniumpropionat.
EP 0713853 offenbart die Zugabe von Oxalsäure zu einem Verfahren für die Hydratation von Acrolein zu 3-Hydroxypropanal in Anwesenheit eines bleihaltigen Ionenaustauscherharzes.
Die japanische Patentanmeldung Kokai H 8-143502 offenbart die Herstellung von 3-Hydroxyalkanalen durch die Hydratation von ungesättigten Aldehyden in Anwesenheit eines metallhaltigen Ionenaustauscherharzes mit der Zugabe einer Carbonsäure zu dem Reaktionsgemisch. Mono- und Polycarbonäuren werden in breitem Maße offenbart, eine Dicarbonsäure wie beispielsweise Oxalsäure wird besonders bevorzugt.
DE 922166 offenbart ein Verfahren zur Umwandlung olefinischer Aldehyde in Oxyaldehyde unter Verwendung eines Säurehydratationskatalysators.
Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß die verwendeten Katalysatoren keine Lebensdauern aufweisen, die so lang wie gewünscht sind. Die Lebensdauer wird wegen der Ablagerungen von Acroleinpolymeren auf dem Ionenaustauscherbett, die während des Verlaufs des Arbeitsvorgangs erfolgen, verschlechtert. Die Acroleinpolymere erzeugen eine Zunahme des Druckdifferentials über das Ionenaustauscherbett und daher eine Abnahme der Umwandlung des ungesättigten Aldehyds. Das Ionenaustauscherharz muß daher periodisch nach unerwünscht kurzen Zeitdauern erneuert werden.
Das Erreichen eines ökonomischen kontinuierlichen Arbeitsvorgangs erfordert jedoch eine adäquat lange Lebensdauer. Eine Aufgabe dieser Erfindung ist daher, das bekannte Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxypropanal durch Bereitstellen adäquat langer Katalysatorlebensdauern zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxypropanal durch Hydratation von Acrolein in Anwesenheit eines Ionenaustauscherharzes, wobei Acrolein und Wasser unter Verwendung eines chelatbildenden Ionenaustauschers umgesetzt werden, welcher, gebunden an die Polymermatrix des polymeren Harzes, Ankergruppen der allgemeinen Formel
enthält, wobei
Z H, C₁-C₆-Alkyl, -CH₂-CH(CH₃)-Y' oder -(CH₂)_o-Y' ist,
Y und Y' gleich oder verschieden sind: -COOH, -OH, Pyridyl oder -P(O)(OH)₂ sind, wobei die sauren funktionellen Gruppen teilweise in Form ihrer Salze mit Alkali-, Erdalkali- oder Erdmetallen vorhanden sein können,
m 0, 1, 2 oder 3 ist,
n 1, 2 oder 3 für Y = -COOH, Pyridyl oder -P(O)(OH)₂; 2 oder 3 für Y = -OH ist, o 1, 2 oder 3 für Y' = -COOH, Pyridyl oder -P(O)(OH)₂; 0, 2 oder 3 für Y' = -OH ist,
wobei das Verfahren mit Carbonsäure in dem Reaktionsgemisch ausgeführt wird. Das Acrolein und Wasser werden in einem Gewichtsverhältnis von 1:2 bis 1:20, bei 30 bis 120°C und bei einem Druck in dem Bereich von 1 bis 20 bar umgesetzt.
Der Anteil von Carbonsäure in dem Reaktionsgemisch beträgt von 1 ppm bis 50000 ppm, stärker bevorzugt 10 ppm bis 5000 ppm, bezogen auf das Gewicht, und ist ausreichend, um einen pH von 1 bis 5,5, stärker bevorzugt von 4 bis 5, zu ergeben.
Die Carbonsäure ist eine aliphatische Carbonsäure, die von 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthält, und ist vorzugsweise Propansäure oder Propensäure.
Das Verfahren kann weiterhin das Entfernen der Carbonsäure aus dem hydratisierten Reaktionsgemisch als Azeotrop mit Wasser umfassen. Nach dem Beginn kann etwas oder alles von der Carbonsäure aus einem Rücklaufstrom zu dem Reaktionsgemisch hinzugefügt werden.
Das Verfahren der Erfindung hat den Vorteil, daß die Zugabe der Carbonsäure eine Zunahme der Druckdifferenz in dem Reaktor verhindert. Die Abnahme des Umsatzes in dem Reaktor wird wesentlich verringert. Diese beiden Auswirkungen erzeugen eine deutlich längere Lebensdauer für den Katalysator.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Hierin definieren die Übergangsausdrücke "umfassend", "bestehend im wesentlichen aus" und "bestehend aus" den Umfang der Erfindung im Hinblick darauf, welche unangeführten zusätzlichen Komponenten oder Schritte, sofern vorhanden, in den Umfang des Anspruchs eingeschlossen sind. Der Übergangsausdruck "umfassend", welcher synonym mit "einschließend", "enthaltend" oder "gekennzeichnet durch" ist, ist einschließlich oder offen und schließt zusätzliche, unangeführte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus. Der Übergangsausdruck "besteht im wesentlichen aus" begrenzt den Umfang eines Anspruchs auf die festgelegten Materialien oder Schritte "und diejenigen, die die grundlegende(n) und neue(n) Eigenschaft(en)" der beanspruchten Erfindung "nicht stofflich beeeinflussen". Der Übergangsausdruck "bestehend aus" schließt ein Element, einen Schritt oder einen Bestandteil aus, der nicht in dem Anspruch festgelegt ist. Wenn der Ausdruck "besteht im wesentlichen aus" oder "besteht aus" in einem Vorbehalt des Hauptinhalts eines Anspruchs erscheint, anstatt unmittelbar auf den Oberbegriff zu folgen, begrenzt er nur das in diesem Vorbehalt angegebene Element; andere Elemente sind nicht als Ganzes von dem Anspruch ausgeschlossen.
Wie hier verwendet soll der Begriff "Erdmetall" die Elemente Al, Sc, Y, La und die 14 Lanthaniden bezeichnen; siehe Roempps Chemie-Lexikon.
Mit "Acrolein" bezeichnen die Anmelder jedes Acrolein, das in der Erfindung verwendbar ist. Acrolein ist von der Degussa-Hüls AG, Frankfurt, Deutschland, Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin ("Aldrich") und Fluka Chemical Corp., Milwaukee, Wisconsin, erhältlich.
Es ist bekannt, daß Polymerisationsinhibitoren häufig in dem Acrolein vorhanden sind oder zu dem Acrolein-Wasser-Gemisch hinzugefügt werden können. Die Polymerisationsinhibitoren werden im allgemeinen zu dem Acrolein hinzugegeben, so daß es nicht während der Lagerung, des Versands oder des Transports polymerisiert. Zu Beispielen gehören Hydrochinon, Hydrochinonmonomethylether oder butylierte Phenole. Polymerisationsinhibitor, wie beispielsweise Hydrochinon, ist vorzugsweise in Acrolein in einem Anteil von etwa 200 – etwa 1000 ppm und am meisten bevorzugt etwa 500 ppm vorhanden. Acrolein kann ebenfalls kleine Mengen von Acetaldehyd und anderen Verunreinigungen enthalten.
Chelatbildende Ionenaustauscher, die in dieser Erfindung verwendbar sind, sind in der US-Patentschrift 5171898, welche hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist, beschrieben.
Die Polymermatrix des Polymerharzes basiert vorzugsweise auf einem Copolymerisat von Styrol und Divinylbenzol, aber kann auch ein Acrylpolymer oder Copolymer von Acrylverbindungen und Allylverbindungen ebenso wie ein Polymer eines funktionalisierten Epoxids sein. Die Ankergruppen können in die Polymerisationsharze in einer bekannten Weise in die Polymermatrix eingeführt werden, z.B. (a) mittels Chlormethylierung des Polymers mit nachfolgender Umsetzung mit z.B. Glycin, Sarcosin, Iminodiessigsäure oder Iminodipropionsäure, Ethanolamin, Diethanolamin oder Ethanolaminmonoessigsäure oder (b) mittels Nitrierung, Reduktion und Umsetzung z.B. mit Chloressigsäure. In einzelnen Fällen kann ein die Ankergruppe enthaltendes polymerisierbares Monomer gemeinsam mit anderen zur Copolymerisation fähigen Monomeren polymerisiert werden – man beachte zum Beispiel die Copolymerisation von N-Allyliminodipropionsäure mit Acrylnitril. Ionenaustauscher, in welchen Y und/oder Y' die Gruppe -(O)P(OH)CH₂OH bedeuten, sind aus EP-A-352949 (GB 017051 vom 18. Aug. 1988) bekannt, Ionenaustauscher, die die Picoylamingruppen enthalten, sind aus der US-Patentschrift 4031038 bekannt.
Makroporöse Polymerisationsharze, die auf Styrol/Divinylbenzol-Copolymeren basieren, werden mit Vorzug verwendet; die Aminogruppe ist vorzugsweise über eine Methylengruppe – m ist so hier 1 – an die aromatische Matrix gebunden. Besonders geeignete chelatbildende Ionenaustauscher weisen als Ankergruppe die Methyleniminodiessigsäuregruppe mit n, m, o = 1 und Z = CH₂COOH und Y = -COOH auf, und es ist bekannt, daß ein bestimmter Anteil der Ankergruppen aus Aminoessigsäurefunktionen, das heißt m, n = 1, Z = H und Y = -COOH, bestehen kann.
Die chelatbildenden Ionenaustauscher mit mindestens einer Säuregruppe in der Ankergruppe können in Form der freien Säure (H-Form) verwendet werden; ein Teil der Säuregruppen – speziell bis zu einem Drittel der gesamten Austauschkapazität des Harzes – kann auch in der Form eines Alkali-, Erdalkali oder Erdmetallsalzes vorhanden sein. Ionenaustauscher, deren Säuregruppen im wesentlichen in der H-Form vorhanden sind, werden besonders bevorzugt.
Die Umwandlung eines Austauschers, geliefert in der Na-Form, in die H-Form findet in der Weise statt, die für Ionenaustauscher gebräuchlich ist. Die Einstellung eines bestimmten Ladungszustands mit Metallkationen kann aus der H-Form mittels der Zugabe der geeigneten Menge von Metallhydroxid, gelöst oder suspendiert, in einer Suspension des Harzes in Wasser stattfinden. Jedoch kann ein Austauscher, der teilweise in der H- und Na-Form vorhanden ist, mittels der Zugabe einer Menge von Säure zu der Na-Form des Austauscherharzes, welche Menge für einen vollständigen Austausch der Na-Ionen nicht ausreichend ist, erhalten werden. In beiden Fällen wird das Ionenaustauscherharz vor seiner Verwendung mittels Waschen mit deionisiertem Wasser von löslichen Salzen und anderen löslichen Komponenten befreit. Die Austauschkapazität kann innerhalb eines breiten Bereiches sein. Jedoch hat sich erwiesen, daß Austauscher mit einer Kapazität in einem Bereich von ungefähr 1 bis 3 Äquivalenten (H-Form) pro Liter Austauscherharz besonders geeignet sind. Die Kapazität ist ein Maß für die Dichte der chelatbildenden Ankergruppen in dem Austauscherharz.
Unter den Ionenaustauschern, bei welchen Y und/oder Y' die Pyridylgruppe bezeichnet/bezeichnen, werden diejenigen mit Ankergruppen mit der Formel:
in welchen m 0, 1, 2 oder 3, speziell 1, bezeichnet, bevorzugt.
Bevorzugte Carbonsäuren sind aliphatische Carbonsäuren, die von 2 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten. Besonders bevorzugte Carbonsäuren sind Propensäure und Propansäure. Am meisten bevorzugt wird Propansäure. Propansäure ist von Aldrich erhältlich.
Der Fachmann erkennt leicht, daß mit "Carbonsäure" auf Carbonsäure selbst und nicht einen Zweikomponenten-Säure-Base-Puffer oder einen anderen derartigen Zusatzstoff hingewiesen wird. Andere Zusatzstoffe können mit der Carbonsäure dieser Erfindung verwendet werden. Der Fachmann erkennt leicht, daß, wenn auch eine Base hinzugegeben werden könnte, um den pH zu steuern oder um andere Vorteile bereitzustellen, Basen die grundlegenden und neuen charakteristischen Eigenschaften der Erfindung stofflich beeinflussen, da sie oft die Polymerisation von Acrolein fördern und so den Ionenaustauscher verstopfen und sein Druckdifferential vergrößern würden.
Die Erfindung kann unter Verwendung der Verfahren ausgeführt werden, die in der US-Patentschrift 5171898 beschrieben sind.
Beim Ausführen der Erfindung werden Acrolein und Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 1:2 bis 1:20, speziell 1:3 bis 1:10 und vorzugsweise 1:3 bis 1:6, der Hydratationsstufe zugeführt. Die Umwandlung in 3-Hydroxypropionaldehyd findet in einem Temperaturbereich von 30°C bis 120°C statt. Eine Temperatur in einem Bereich von 30 bis 90°C wird bevorzugt; eine Temperatur unter 30°C führt im allgemeinen zu längeren Reaktionszeiten, wohingegen eine Temperatur über 90°C zu einer verringerten Selektivität und zu Problemen betreffs der Nutzungsdauer der Austauscherharze führt. Es wird besonders bevorzugt, wenn die Hydratation bei 30°C bis 80°C stattfindet.
Der Anteil der Carbonsäure in dem Hydratationsreaktionsgemisch beträgt von 1 ppm bis 50000 ppm, vorzugsweise 10 ppm bis 5000 ppm. Eine Menge von Carbonsäure wird verwendet, um den pH des Reaktionsgemisches in dem Bereich von 1 bis 5,5, vorzugsweise in dem Bereich von 4 bis 5, aufrecht zu erhalten.
Normalerweise ist es nötig, daß Carbonsäure hinzugefügt wird, wenn das Verfahren begonnen wird, und es kann nötig sein, daß sie später hinzugefügt wird. Jedoch mag es nach der ersten Zugabe nicht notwendig sein, mehr Carbonsäure hinzuzufügen. Es wird angenommen, daß der Grund ist, daß restliche Carbonsäure in zurückgeführtem Wasser und/oder kleine Mengen von Carbonsäure (d.h. Acryl-(Propen) säure) in Acrolein ausreichend sind, um die gewünschten Niveaus von Carbonsäure aufrecht zu erhalten. Carbonsäuren, welche Wasserazeotrope bilden, sind besonders brauchbar, da diese Carbonsäuren nahezu vollständig zurückgeführt werden.
In dem Temperaturbereich unter dem Siedepunkt von Acrolein kann die Reaktion bei normalem Druck oder mäßigem Druck stattfinden. In dem Fall von Reaktionstemperaturen um den Siedepunkt von Acrolein und darüber wird die Arbeit unter einem Druck in einem Bereich von 1 bis 20 bar durchgeführt. In dem bevorzugten Temperaturbereich von 30 bis 90°C wird ein Druck in einem Bereich von 1 bis 5 bar bevorzugt.
Die Hydratation wird im allgemeinen bis zu einer Acroleinumwandlung in einem Bereich von 30 bis 90% oder darüber ausgeführt; eine Umwandlung von 40 bis 90% und insbesondere 50 bis 80% wird bevorzugt.
Die Hydratation kann entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich stattfinden, und bekannte Reaktoren wie beispielsweise Rührwerksreaktoren, Schlaufenreaktoren, Fließbettreaktoren und Festbettreaktoren können verwendet werden. Die letztgenannten Reaktoren werden gegenüber Schlaufenreaktoren und Rührwerksreaktoren bevorzugt. Die Aufenthaltszeit und Temperatur in einem einen chelatbildenden Ionenaustauscher enthaltenden Festbettreaktor werden in einer derartigen Weise gesteuert, daß die gewünschte Acroleinumwandlung mit einem einzigen Durchgang des Reaktionsgemisches durch den Reaktor erreicht wird.
Nach Abtrennung des Ionenaustauschers, welche gewöhnlich mittels Absitzenlassen oder Filtration stattfindet oder sich von selbst ergibt, wenn ein Harzbett verwendet wird (wie zum Beispiel bei der Zubereitung in enthärtetem Wasser gebräuchlich ist), wird das Reaktionsgemisch in dem notwendigen Ausmaß von unumgesetztem Acrolein befreit. Die Abtrennung des Acroleins kann in einer bekannten Weise, insbesondere mittels Destillation, vorzugsweise unter vermindertem Druck und bei Temperaturen unter 80°C verwirklicht werden. Das gewonnene Acrolein kann nach Stabilisierung in das Verfahren zurückgeführt werden. Die erhaltene praktisch acroleinfreie Hydroxypropionaldehydlösung kann vor der Hydrierung, z.B. über einen Dünnschichtverdampfer, wieder eingeengt werden.
Ein spezieller Vorteil der Verwendung von Propansäure als Carbonsäure in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, daß Carbonsäure (z.B. Propansäure) als Azeotrop mit Wasser aus dem hydratisierten Reaktionsgemisch entfernt werden kann und so nicht stromabwärts zu der nachfolgenden Stufe (Hydrierung) getragen wird.
In einem bevorzugten Verfahren wird die Zufuhr vor dem Katalysatorbett filtriert, um unter Verwendung bekannter Techniken teilchenförmige Stoffe/Polymere (insbesondere Polymere, gelöst in reinem Acrolein) zu entfernen. Statische Mischer können verwendet werden, um adäquate Vermischung von Acrolein und Wasser sicherzustellen.
Das Verfahren der Erfindung hat den Vorteil, daß die Zugabe von Carbonsäure eine Zunahme der Druckdifferenz in dem Reaktor verhindert. Die Abnahme des Umsatzes in dem Reaktor wird wesentlich verringert. Diese beiden Auswirkungen erzeugen eine deutlich längere Lebensdauer für den Katalysator. Es ist beobachtet worden, daß es weniger Polymerisation von Acrolein gibt, wenn die Carbonsäure gemäß der Erfindung hinzugegeben wird, und so wird angenommen, daß die Carbonsäure die Polymerisation von Acrolein mit sich selbst verhindert oder verringert und so das Verstopfen des Reaktors/Ionenaustauschers verringert.
Experimente, um die Umsetzung von Acrolein zu 3-Hydroxypropanal zu demonstrieren, werden in einer röhrenförmigen Apparatur unter kontinuierlichem Fließen durchgeführt. Der Reaktor besteht aus einem Doppelmantelglasrohr von 3 m Länge und 76 mm innerem Durchmesser. Der Reaktor wird mit Ionenaustauscher Lewatit TP 208 (H-Form) (Bayer AG, Deutschland) gefüllt. Die wässerige Lösung wird auf Reaktionstemperatur vorgewärmt und durch das Katalysatorbett von dem Boden nach oben gepumpt. Der Reaktor wird durch einen Thermostaten bei der Temperatur gehalten. Ein Druck von 2,5 bar absolut wird am Ausgang des Reaktors eingestellt. Sowohl Zufuhr- als auch Produktlösungen werden durch Gaschromatographie analysiert. Die Analysen werden dann verwendet, um Umsatz und Selektivität der Reaktion zu bestimmen. Die Produktlösung wird dann nach der Verfahrensweise der US-Patentschrift 5334778 hydriert, und das Hydrierungsprodukt wird destilliert. Nach abschließender Destillation wurden der Gehalt von Propansäure in dem H₂O-Destillat und die Reinheit von 1,3-Propandiol in dem 1,3-Propandiol-Destillat durch Gaschromatographie bestimmt.
Alle Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen, wenn es nicht anderweitig angezeigt ist.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Das Reaktorrohr wurde mit 10,5 l Ionenaustauscher gefüllt. Eine wässerige Acroleinlösung (500 ppm Hydrochinon) mit einer Konzentration von 17,5 Gew.-% wurde mit einem Volumenfloß von 6,5 l/Stunde durch den Ionenaustauscher (Lewatit TP 208, H-Form, Bayer AG, Deutschland) gepumpt. Die mittlere Reaktortemperatur war 69°C. Der pH-Wert der Lösung vor der Einwirkung des Ionenaustauschers war 5,8. Nach einer Versuchsdauer von etwa 10 Stunden betrug die gemessene Druckdifferenz über den Reaktor 0,4 bar. Der Umsatz betrug 54,5% und die Selektivität betrug 81,8%. Nach einem zusätzlichen Zeitraum von 144 Stunden betrug die Druckdifferenz 0,8 bar, betrug der Umsatz 49,3% und die Selektivität 81,6%. In dem H₂O-Destillat wurde keine Propansäure nachgewiesen. Die Reinheit des 1,3-Propandiol-Destillats betrug 99,7 GC-Flächen-%.
BEISPIEL 1
Das Reaktorrohr wurde mit 10,5 l Ionenaustauscher gefüllt. Die Konzentration von Acrolein (~500 ppm Hydrochinon) in der wässerigen Lösung betrug 17,5%, und es wurden 100 ppm Propansäure hinzugefügt. Die Lösung wurde mit einer Geschwindigkeit von 6,5 l/Stunde durch das Katalysatorbett (Lewatit TP 208, H-Form) gepumpt. Die mittlere Reaktortemperatur war 69°C und der pH-Wert an der Spitze des Reaktors war 4,1. Nach einer Versuchsdauer von etwa 10 Stunden wurde eine Druckdifferenz auf dem Reaktor von 0,4 bar erreicht. Der Umsatz betrug 54,4 % und die Selektivität hinsichtlich 3-Hydroxypropanal betrug 81,9%. Nach einem zusätzlichen Zeitraum von 316 Stunden wurde die Druckdifferenz mit 0,4 bar gemessen, betrug der Umsatz 53,9% und betrug die Selektivität hinsichtlich 3-Hydroxypropanal 81,4%. Achtzig Prozent der eingefüllten Propansäure wurden in dem H₂O-Destillat gefunden. Die Reinheit des 1,3-Propandiol-Destillats betrug 99,8 GC-Flächen-%.
Wenn Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1 verglichen werden, ist es offensichtlich, daß die Zugabe von Propansäure eine Zunahme der Reaktordruckdifferenz verhindert und außerdem die Abnahme des Umsatzes in dem Reaktor mit verlängerten Reaktionszeiten wesentlich verringert. Beide führen zu wesentlich verlängerter Lebensdauer des Katalysators.

Claims

Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxypropanal durch Hydratation von Acrolein in Anwesenheit eines Ionenaustauschers, umfassend Umsetzen von Acrolein und Wasser im Gewichtsverhältnis von 1:2 bis 1:20 bei 30°C bis 120°C und bei einem Druck in dem Bereich von 1 bis 20 bar unter Verwendung eines chelatbildenden Ionenaustauschers, welcher, gebunden an eine Polymermatrix eines polymeren Harzes, Ankergruppen der allgemeinen Formel
enthält, wobei Z H, C₁-C₆-Alkyl, -CH₂-CH(CH₃)-Y' oder -(CH₂)_o-Y' ist, Y und Y' gleich oder verschieden sind: -COOH, -OH, Pyridyl oder -P(O)(OH)₂ sind, wobei die sauren funktionellen Gruppen teilweise in Form ihrer Salze mit Alkali-, Erdalkali- oder Erdmetallen vorhanden sein können, m 0, 1, 2 oder 3 ist, n 1, 2 oder 3 für Y = -COOH, Pyridyl oder -P(O)(OH)₂; 2 oder 3 für Y = -OH ist, o 1, 2 oder 3 für Y' = -COOH, Pyridyl oder -P(O)(OH)₂; 0, 2 oder 3 für Y' = -OH ist, weiterhin umfassend Ausführen des Verfahrens mit von 1 ppm bis 50000 ppm, bezogen auf das Gewicht, einer aliphatischen Carbonsäure, enthaltend von 3 bis 8 Kohlenstoffatome, und wobei das Reaktionsgemisch bei einem pH von 1 bis 5,5 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Anteil von Carbonsäure in dem Reaktantengemisch von 10 ppm bis 5000 ppm, bezogen auf das Gewicht, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anteil von Carbonsäure ausreichend ist, um einen pH von 4 bis 5 zu ergeben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Carbonsäure Propansäure ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Carbonsäure Propensäure ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Ausführen des Verfahrens unter Verwendung eines Zusatzstoffes, bestehend im wesentlichen aus der Carbonsäure, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren im wesentlichen aus dem Hinzufügen des Zusatzstoffes zu dem Reaktionsgemisch besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend Entfernen der Carbonsäure aus dem hydratisierten Reaktionsgemisch als Azeotrop mit Wasser.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Beginn etwas oder alles von der Carbonsäure aus einem Rücklaufstrom zu dem Reaktionsgemisch hinzugefügt wird.