195177. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hexilénglikol előállítására
1 A találmány tárgya 2-metil-pentán-2,4-diol(hexilénglikol) katalitikus előállítása diaceton-alkoholból. A hexilénglikolt diaceton-alkoholból, annak katalitikus hidrogénezésével állítják elő. A leggyakrabban használt katalizátorok a rézkromit vagy a hordozós nikkel (H.Adkins és R. Connor: J.A.C.S. 53, 1091 és 52, 4549). A hidrogénezés folyamán ezeket a katalizátorokat 150 C° hőmérsékleten, 100—175 bar hidrogénnyomáson kell használni. A magas nyomás közismert technikai és gazdaságossági hátrányokat jelent. Kedvezőtlen a magas hőmérséklet is, mert az elkerülhetetlenül a diaceton-alkohol kisebb-nagyobb mértékű bomlását eredményezi, ami a gazdasági hátrány mellett azzal is jár, hogy mellékreakciók játszódnak le, és ez a kereskedelmi normáknak megfelelő nagytisztaságú hexilénglikol előállításához szükségessé teszi annak rektifikálását. Az előbbiekben ismertetett hátrányok egyik kiküszöbölési módját a 453.324 sz. kanadai szabadalmi leírás ismerteti. Ezen megoldás szerint a diaceton-alkohol katalitikus hidrogénezését Raney-nikkel katalizátor jelenlétében, 30—35 bar hidrogénnyomás alatt, 80 C°-on végzik. Az elvitathatatlan előnyök mellett ennek a megoldásnak súlyos hátránya az, hogy igen nagy mennyiségű — a diacetonalkoholra vonatkoztatva 18—20t% — katalizátort igényel. További hátránya ennek az eljárásnak, hogy a diaceton-alkoholhoz 5—25 t% vizet kell adni, amit azután rektifikálással kell eltávolítani a reakcióelegyből. A mérsékeltebb hidrogénezési feltételek ellenére a 453.324 sz. kanadai szabadalmi leírás szerinti eljárás alkalmazásakor jelentékeny mennyiségben melléktermékek (pl. i-propanol és i-butil-metil-karbinol) keletkeznek, tekintettel a Raney-nikkel gyenge szelektivitására. Sokkal kedvezőbb feltételek mellett valósítja meg a folyamatot a 969.056 sz. belga szabadalmi leírásban ismertetett eljárás, amely szerint aktívszén hordozós ruténium katalizátoron 30—90 C° hőmérséklet és 10—80 bar hidrogénnyomás tartományában 100%-os konverziót érnek el olyan szelektivitással, hogy a kapott termék további rektifikálás nélkül megfelel a kereskedelmi előírásoknak. Ezeknek az igen kedvező gyártási paraméternek az előnyét lerontja a folyamat kivitelezéséhez szükséges ruténium katalizátor szokatlanul nagy mennyisége (5 g ruténium/kg termék), ami a ruténium magas ára miatt súlyos gazdasági terhet jelent. A ruténium-katalizátor további hátránya, hogy nagy tisztaságú inert gázzal kell gondosan előkezelni. Mindezek alapján célunk az volt, hogy olyan, ipari méretben jól kezelhető, olcsó Raney-nikkel típusú katalizátort fejlesszünk ki, amellyel a 453.324 sz. kanadai szabadalmi leírásból megismerhetőknél előnyösebb körülmények között állítható elő a hexilénglikol. Gazdaságossági okokból a 969.054 sz. belga szabadalmi leírással szemben — amely-2 2 nél 10 bar hidrogénnyornás szerepel — olyan katalizátortípust kerestünk, amellyel 6 barnái kisebb hidrogénnyornás mellett is elvégezhető a diaceton-alkohol redukciója hexilénglikollá, ui. az ipari gyakorlatban elterjedt típus-autoklávok max. 6 bar nyomást bírnak. A megfelelő katalizátor lehetővé teszi, hogy a költséges szuszpenziós reaktor helyett olcsó típuskészülékben legyen előállítható a hexilénglikol. Kísérleteink során azt találtuk, hogy ha a diaceton-alkoholnak hexilénglikollá való redukciójához olyan Raney-nikkel katalizátort alkalmazunk, amely legfeljebb 5t% krómmal és/vagy molibdénnel van adalékolva (dotálva), akkor a folyamat 6 bar alatti hidrogénnyomásnál is végbemegy 70—170 C°, előnyösen 100—140C° hőmérsékleten, 100%-os konverzióval. Maximális katalizátor-aktivitást akkor tapasztaltunk, amikor a króm és molibdén azonos, illetve közel azonos mennyiségben volt jelen a katalizátorban; amennyiben csak az egyik komponens volt jelen, abban az esetben jóval lassúbb volt a folyamat és 5 bar alatti hidrogénnyomásnál nem ment végbe. A szelektivitás — ellentétben a kanadai szabadalmi leírásban foglaltakkal — víz hozzáadása nélkül is nagyobb volt, mint 98%. Eljárásunkat a"z alábbi példákkal illusztráljuk anélkül, hogy az oltalmi kört a példákban szereplő kísérleti paraméterekre korlá'oznánk. 1. példa Belső mágneskeverővei ellátott, 125°C-ra femperált, 250 cm3-es szakaszos üstreaktorba 50 g diaceton-alkoholt és 2,5 g olyan Raney- nikkel katalizátort töltöttünk, amelyet előzőig aktiváltunk, és amelynek az összetétele aktivá lás előtt az alábbi volt: króm: 1,25 t% molibdén: 1,25 t% nikkel: 46 t% alumínium: 51,5 t% Az aktiválás módja a W 6-os típusú Raney-aikkel készítésének felelt meg: az aktivált katalizátor átlagos szemcsemérete 50—100pm volt. A készülékbe a hidrogéngázt 5 bar nyomásra beállított szabályozó szelepen keresztül vezettük. A keverés megindításától számított 8 óra múlva a reakció befejeződött, a hexilénglikol hozam 99,5% volt. 2. példa Mindenben az 1. példa szerint járunk el, kivéve azt, hogy olyan Raney-nikkel katalizátort alkalmaztunk, amelynek az összetétele aktiválás előtt az alábbi volt: króm: 2,01 % molibdén: 0,0 t% nikkel: 48,1 t% alumínium: 49,9 t% és a hidrogénnyomást a készülékben 15 bar értékre állítottuk be. Ilyen kísérleti paramétereknél a reakció 10 óra elteltével fejeződött be, a hexilénglikol hozam 98 % volt. 195177 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
