160972. lajstromszámú szabadalom • Eljárás izobutiraldehid katalitikus megbontására

3 160972 4 butiraldehid palládium-filmen propilén, propán, szénmonoxid és hidrogén elegyének képződése közben bomlik. A reakció további folyamán a propilén a hidrogénnel propán képződése közben reagál. Izobutiraldehid és komplex ruténium-vegyületek reakciójakor ugyancsak propilén képződik (R. H. Prince és K. A. Raspln Chem. Oomm. 1966, 156. oldal). A reakciónál sztöchiametrikus mennyiségű aldehid és ruténiumvegyület alkalmazására van szükség és az eljárás ipari méretekben már ezért sem valósítható meg. Ismeretes továbbá, hogy aldehidek katalitikus mennyiségű klór-tri-.(triíenilfoszfin)-ródium jelenlétében is megbonthatok [K. Ohno és J. Tsui, J. Am. Chem. Soc. 90, 99—107 (1968)]. Ennél az eljárásnál is túlnyomórészt telített szénhidrogének képződnek, míg olefinszerű telítetlen vegyületek csak gyenge kitermeléssel keletkeznek. Azt találtuk, hogy izobutiraldehid katalitikus megbontása túlnyomórészt propilénből, szénmonoxidból és hidrogénből álló gázelegy képződése közben jó kitermeléssel oly módon végezhető el, hogy izöbutiraldehidét gázfázisban 200—400 °C-on, 0,1—20 atm. nyomáson ródiumot és/vagy platinát tartalmazó katalizátoron reagáltatunk. Bár a találmányunk szerinti eljárásnál alkalmazott hőmérséklet-tartományban a propán-propilén egyensúly teljesen a telített szénhidrogén javára van eltolva és mind a ródium, mind a platina hidrogénező katalizátor, meglepő módon sikerült a propán-Jcépződést meszszemenően háttérbe szorítanunk és kitűnő propilén-kitermelést elérnünk. A találmányunk tárgyát képező eljáráshál a ródiumot és/vagy platinát hordozó-katalizátor alakjában alkalmazzuk. A szokásos hordozókat (pl. alumíniumoxidot, kovasavat, adott esetben ezek keverékeit) alkalmazhatjuk. Különösen előnyösnek bizonyultak az ún. „átitatott-katalizátorok", melyeknél a katalitikus hatású nemesfém a hordozó felületén feldúsul. Az e típusba tartozó katalizátorokat önmagában ismert módon úgy állítjuk elő, hogy az előformázott (pl. szemcse, golyó) hordozót a fémsó (pl. nitrát) vizes oldatával kezeljük, majd szárítjuk, kalcináljuk és hidrogénnel vagy más redukálószerrel redukáluk. A katalizátorok összsúlyukra számítva Oßl—2 súly%, előnyösen 0,2—0,5 súly% aktív fémet tartalmaznak. A találmányunk tárgyát képező eljárás előnyös foganatosítási módja szerint az izobutiraldehid megbontását 280 °C és 350 °C közötti hőmérséklet-tartományban végezzük el. Az átalakulás 250 "C-^nál alacsonyabb hőmérsékleten tökéletlen és az izobutiraldehid egy részét változatlan állapotban visszanyerjük. Amennyiben a reakciót 400 °C-nál magasabb hőfokon hajtjuk végre, szekunder reakciók következtében szén-lerakódás és ezáltal a katalizátor aktivitásának csökkenése következhet be. A megbontás szelektivitása 200 °C és 400 °C közötti hőmérséklet-tartományban az alkalmazott reakció-hőmérséklettől messzemenően független. A szelektivitás javítását és a kívánt termékek kitermelésének növelését oly módon érhetjük S el, hogy az izobutiraldehid megbontását vízgőz jelenlétében végezzük el. Az izobutiraldehidhez adott vízgőz mennyisége az alkalmazott meg{bontási nyomástól függ. Optimális szelektivitás elérése céljából a száraz bontási gázok parciális 10 nyomása célszerűen a 3,0 atm. értéket ne haladja meg. Igen kedvező eredményeket érhetünk el oly módon, hogy 0,3—1 atm. nyomás értékehként 1 mól izobutiraldehidre számítva 0,3— 1,0 mól vizet táplálunk be. 15 Amennyiben a megbontást 10 atm. nyomáson végezzük el, 1 mól izobutiraldehidre számítva pl. 5—25 mól vízgőzt adagolhatunk be. A találmányunk tárgyát képező eljárásnál felhasznált katalizátor nagyfokú aktivitása kö-20 yetkeztében az izobutiraldehid még a katalizátor nagy terhelése esetében is messzemenően átalakul. így pl. 280—330 °C-on, 0,1-^3,0 atm. nyomáson 2 térfogát folyékony izobutiraldehid pro 1 térfogat katalizátor (mely 1 térfogat ka-25 talizátorra számítva kb. 500 térfogat gőz alakú aldehidnek felel meg) mellett dolgozva 90%-nál nagyobb átalakulást érünk el. Amennyiben 10—20 atm. nyomáson dolgozunk és 1 mól izobutiraldehidre számítva 20 mól vízgőzfelesleget 30 alkalmazunk, 1 térfogat katalizátorra számítva 3—4 térfogat folyékony izöbutiraldehidét táplálhatunk be és 90%-os átalakulást kapunk. A katalizátor túl alacsony terhelését ajánlatos elkerülnünk, minthogy a katalizátor hidrogénező 3JJ hatása miatt a primer módon képződő propilén a hidrogénnel propánná alakulhat. A találmányunk szerinti eljárásnál izobutiraldehid megbontására felhasznált nemesfém„ -katalizátorok megfelelően hosszú ideig tartó aktivitással rendelkeznek. Az adott esetben fellépő aktivitáscsökkenés a reakció-hőmérséklet kismérvű emelésével kiegyenlíthető. Az elhasznált katalizátorok oxigéntartalmú gázokkal (pl. levegővel) 350—500 °C~on történő kezeléssel, majd redukcióval regenerálhatok. Az izobutiraldehidnek propilénné, szénmonoxiddá és hidrogénné történő megbontását atmoszférikusnál nagyobb vagy csökkentett nyomáson végezhetjük el. Különösen előnyösen dolgozhatunk 0,1 és 20 atm. közötti nyomáson. Kiindulási anyagként különösen a propilén hidroformilezésénél kapott izöbutiraldehidét alkalmazhatjuk, mely a katalizátort károsító szennyezéseket nem tartalmaz és előkezelés nélkül vethető alá a megbontásnak. Az eljáráshoz természetesen más eredetű izöbutiraldehidét is alkalmazhatunk, azonban ügyelnünk kell arra, hogy a kiindulási anyag lehetőleg kevés ként 80 tartalmazzon. Az aldehidet felhasználás előtt adott esetben ismert módszerekkel kéntelenítjük. A találmányunk tárgyát képező eljárást a 65 szokásos felépítésű csőreaktorokban végezhet-1