198169. lajstromszámú szabadalom • Folyamatos eljárás aldehidek előállítására
1 198 It>9 2 Találmányunk tárgya folyamatos eljárás aldehidek előállítására olefineknek vízoldható ródium-komplexkatalizátorok jelenlétében elvégzett hidroformilezésc útján. Ismeretes, hogy olefinek és szinté/.isgáz (azaz szénmonoxid és hidrogén elegye) reakciójával aldehidek és alkoholok állíthatók elő'. A reakciót hidrid-fémkarbonil-vegyületek (előnyösen a periódusos rendszer 8. csoportjába tartozó fémek vegyületei) katalizálják. Katalizátorként legnagyobb mennyiségben kobaltot alkalmaznak, azonban a ródium jelentősége is egyre nő. A kobalttal ellentétben a ródium felhasználása esetén a reakció alacsonyabb nyomáson elvégezhető; ebből kifolyólag előnyösen n-aldehideket nyernek, és az izoaldehidek csak alárendelt arányban képződnek. A ródium-katalizátorok további előnye, hogy felhasználásuk esetén az olefineknek telített szénhidrogénekhez vezető hidrogénezésc lényegesen kevésbé játszódik le, mint kobalt-katalizátorok felhasználása esetén. Az ismert eljárások során a ródium-katalizátort ligán dumokat tartalmazó hid rid- ródium -karbonilvegyületck alakjában alkalmazzák. Ligandumként különösen tercier foszfinok vagy foszfátok bizonyultak előnyösnek. A fenti ligandumok alkalmazásának segítségével a reakciónyomás 30 000 kPa érték alá csökkenthető. A fenti eljárásnál a reakciótermékeknek a bennük homogénen oldott katalizátoroktól történő elválasztása nem kielégítő. Általában oly módon járnak el, hogy a reakciőterméket a reakcióelegybó'l ledesztillálják. A gyakorlatban azonban ez a módszer kis sz.énatomszámű olefinek hidroformilezésénél csak a pentánig végezhető el. Ezenkívül az eljárással együttjáró termikus megterhelés a ródium-komplcx-vcgyületek bomlása miatt jelentős katalizátor-veszteségeket okoz. A fenti hátrányokat vízoldható katalizátor-rendszer alkalmazásával küszöbölik ki. Ilyen katalizátorok pl. a 2 627 354 sz. német szövetségi köztársaságbelí szabadalmi leírásban kerültek ismertetésre. A ródiumkomplex-vegyülctck oldhatóságát oly módon biztosítják, hogy a komplexbe egyik komponensként triszulfonált triaril-foszfinokat építenek be. A katalizátort a hidroformilezés után a reakció terméktől egyszerűen a vizes és szerves fázis elkülönítésével választják el, és ily módon a reakciótermékek ledesztillálása elmarad, következésképpen a katalizátort megkímélik a további termikus igénybevételtől. A fent említett német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírásban foglaltak azonban autoklávban végzett nemfolyamatos eljárásra korlátozottak, és így ez a módszer gazdaságos megvalósításra alkalmatlan. Más eljárás szerint a katalizátor-rendszer vízoldhatóságát egyszeresen vagy többszörösen karboxilezett arilfoszfin-ligandumokkal biztosítják. Találmányunk célkitűzése az ismert eljárások fenti hátrányait kiküszöbölő, a gyakorlatban sikeresen megvalósítható aldehid előállítási eljárás kidolgozása. Találmányunk tárgya eljárás aldehidek folyamatos előállítására olefineknek s/én-monoxlddnl és hidrogénnel, víz és vízoldhntó ródium-foszfin-kompiexvegyületek jelenlétében, magasabb hőmérsékleten és 100—30 000 kPa nyomáson végzett reakciója útján, oly módon, hogy a reaktánsokat bensőségesen összekeverjük és 90 -150 °C-os hőmérsékleten reakcióba hozzuk, mi mellett a folyékony fázisban a gázalakú komponensek arányát — a keverékfázisra vonatkoztatva - 5-30 térfognt%-ra állítjuk be, a vizes és szerves fázis térfogatarányát 1:1—100:1 értéknek választjuk meg, és előbb a folyékony fázist és gázalakú fázist, majd a folyékony fázist előzetes hűtés nélkül vizes, cs szerves részre választjuk szét, és a reakcióhőt elvezetjük. • A találmányunk tárgyát képező eljárás nem csupán a katalizátor-rendszer kíméletes körülmények között történő elválasztását és az eljárásba való visszavezetését teszi lehetővé, hanem a reakció műszaki és gazdaságossági szempontjából legmegfelelőbb körülmények között törtéi ő megvalósítását is biztosítja. Különösen jelentős az. a körülmény, hogy a találmányunk tárgyát képező eljárás a reakcióhő visszanyerését a katalizátor élettartamának befolyásolása nélkül, egyszerűen lehetővé teszi. A reakcióhőt isméit módon vízzel vagy vízgőzzel vezethetjük cl. Különösen előnyösen járhatunk cl oly módon, hogy a ..eakcióhőt segedközeg közvetítése nélkül közvetlenül a hidroformilezési reakció termékeinek adjuk át, s ezáltal ezeket a termékeket elpárologtatjuk és a reakcióhő felhasználásával desztillációs úton tisztítjuk. A találmányunk tárgyát képező eljárás segítségével különösen előnyösen 2—15 szénatomos olefineket alakíthatunk eggyel több szénatomot tartalmazó aldehidekké, illetve alkoholokká. A reaktánsokat — azaz az olefint és a szintézisgázt — együtt vagy külön-külön vezetjük be a reaktorba. A reaktánsokat célszerűen előmelegítjük, éspedig előnyösen a reakcióhőmérsékletre. Előnyösen járhatunk cl oly módon, hogy az előmelegítést a reakcióhő segítségével végezzük el, azaz az előmelegítéshez a reakcióiérmékek kondenzációja során a desztillációs tisztításnál visszanyerhető hőt alkalmazzuk. A reaktorban a kiindulási anyagok reakcióját 90 °C és 150 °C közötti hőmérsékleten végezzük ei. Minthogy a reagensek desztillációs úton történő eltávolítása elmarad, a termikus igénybevétel kiküszöbölése miatt a katalizátor még tartósabb igénybevétel esetén sem dezaktiváló.dik számottevő mértékben. A katalizátor kismértékű károsodása a gazdaságosság szempontjából kedvező határokon belül marad. A reagensek reakciója a reaktorban folyékony és gázalakú fázisból álló rendszerben játszódik le A folyékony fázis két, egymásban nem, vagy csak nagyon kismértékben oldódó komponensből áll, éspedig a vizes katalizátor-oldatból, adott esetben folyékony olefinből, és az adott esetben oldószert tartalmazó folyékony szerves reakció termékből. A reakció lefolyása szempontjából az a lényeges, hogy a vizes fázis a gázalakú reaktánsokkal telítve legyen. Ennek biztosítása céljából a folyékony fázis (azaz a vizes és szerves komponensekből álló rész) és a gázalakú fázis között a lehető legnagyobb érintkezési fülűidéi kuli kialakítani úgy, hogy a gá/.nlukú komponensek részaránya a folyékony fázisban 5—30 térfogat % (a keverékfázisra vonatkoztatva) legyen. r, 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
