144996. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogének és származékaik átalakítására kobaltkarbonil katalizátor jelenlétében szénmonoxiddal való reagáltatásuk útján
Q. Megjelent: 1959. július 31. Eljárás szénhidrogének és származékaik átalakítására kobaltkarbonil katalizátor jelenlétében szénmonoxiddal való reagáltatásuk útján Magyar Ásványolaj és Földgáz Kísérleti Intézet, Veszprém Feltalálók: Dr. Freund Mihály vegyészmérnök, műegyetemi tanár (1%), dr. Berty József vegyészmérnök (24%), Oltay Ernő vegyészmérnök (25%), Markó László vegyészmérnök (25%), Szabó Zoltán vegyészmérnök (10%), budapesti lakosok, Werner Gyula vegyészmérnök (10%) papkeszi lakos és Egri László vegyésztechnikus (5%) •veszprémi lakos A bejelentés napja: 1956. október 13. Ismeretes, hogy kobalttartalmú katalizátorok jelenlétében a szénmonoxid önmagában vagy egyébb gázzal együtt számos szerves vegyülettel reagálni képes, miközben eggyel több szénatomú vegyületek keletkeznek. Ilyen reakciók pl.: R—CH=CH2 R—CH=CH2 R—CH=CH2 R—OH + CO —-*• R—COOH R_._OH + CO + 2 H2 — * R—CH2 OH CO + H, —-> R—CH 2—CH 2 —CHO CO + 2 H 2 >- R—CH2 —CH 2 —CH,OH CO + H 20 —-> R—CH 2 —CH 2 —CH 2 —COOH H,0 R_CH=CHp + CO + NH, E reakcióban a tulajdonképpeni aktív katalizátor nem a fémkobalt, hanem a kobaltnak szénmonoxid dal képzett komplexei, a kobaltkarbonilok, mint pl. a dikobaltoktakarbonil Co2 (CO) 8 , a tetrakabaltdodekakarbonil Co4 (CO) 12 , a kobaltkarbonilhidrid Co (CO)4H, stb. Ezek a különböző karbonilok sokszor egyidejűen vannak jelen a reakcióelegyben és tulajdonságaik annyira megegyezők, hogy a továbbiakban kobaltkarbonilokról általában fogunk beszélni, amely elnevezésen tehát különböző karbonilok elegyét, vagy azok bármelyikét kell érteni. Annak ellenére, hogy a kobaltkarbonilok katalitikus hatását már évekkel ezelőtt felismerték, stabilitási viszonyaikra kevés figyelmet fordítottak. Találmányunk a kobaltkarbonilok stabilitására vonatkozó új kísérleti eredményeinken alapul, amelyeket a mellékelt rajz 1. ábrája szemléltet. Az 1. ábrán látható logaritmikus diagramból következik, hogy minden hőmérséklethez tartozik bizonyos minimális parciális CO-nyomás, amelyen a kobaltkarbonilok még stabilok és megfelelő koncentrációban jelen vannak. Ennél kisebb parciális CO-nyomáson a kobaltkarbonilok szénrnonoxiddá és fémkobalttá bomlanak, tehát katalitikus hatásuk megszűnik, úgyhogy a katalitikus hatáson alapuló reakciót nem lehet megvalósítani. Ha pedig a szükséges minimális parciális CO-nyomásnál nagyobb nyomáson dolgozunk, akkor feleslegesen nagy nyomást alkalmazunk, amely az aktív katali—~ R—CH2 —CH 2 —CONH 2 zátor koncentrációját és ezzel a kívánt reakció sebességét már nem fokozza. Mindegyik szóban forgó reakció sebessége a hőmérséklet emelésével nő, tehát célszerű volna minél magasabb hőmérséklet alkalmazása, mert ekkor volna a legkisebb reaktorokra szükség. Amint azonban az 1. ábrából kitűnik, a hőmérséklet emelésével egyidejűen növelni kell a CO parciális nyomását is, hogy a karbonilok stabilitását biztosítsuk. A helyzet tehát az, hogy a reakció sebessége és ebből következőleg a berendezés térfogata szempontjából minél magasabb hőfokon, a szükséges össznyomás és ebből következőleg a berendezés költségei szempontjából viszont minél alacsonyabb hőfokon kellene dolgoznunk, tehát kompromisszumos megoldást kell találnunk. Az ily módon optimálisnak adódó hőfok a szóban forgó reakciók mindegyikére más és más, de a • kívánt reakciósebességből kiindulva a kobaltkarbolinok stabilitási viszonyainak ismeretében minden esetben meghatározható. így pl. az 1. reakcióhoz,, amelyet általában ,,oxo" szintézisnek neveznek, 130—150 C° és 20—50 at parciális CO-nyomás, a 2. alatti un. közvetlen alkoholszintézishez 200—210 C" és 160—220 at parciális CO-nyomás a legmegfelelőbb. A kiindulási szerves vegyület átalakítása mint főművelet szempontjából tehát egyedül a CO parciális nyomása döntő fontosságú, a többi gázé (H2,
