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BE498380A - - Google Patents

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BE498380A
BE498380A BE498380DA BE498380A BE 498380 A BE498380 A BE 498380A BE 498380D A BE498380D A BE 498380DA BE 498380 A BE498380 A BE 498380A
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cobalt
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Publication of BE498380A publication Critical patent/BE498380A/fr

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/16Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxo-reaction combined with reduction

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  SYNTHESE   DIALCOOLS.   



   La présente invention se rapporte à la préparation de composés organiques oxygénés par la réaction de composés carbonés oléfiniques avec l'hydrogène et l'exyde de carbone en présence d'un catalyseur de carbonylati- on. Plus spécifiquement, la présente invention se rapporte à un procédé amé- licré, destiné à augmenter la sélectivité du processus par rapport aux al- cools   utiles.   



   Il est bien connu dans cette technique que la synthèse de com- posés organiques oxygénés peut être réalisée à partir de composés organi- ques oléfiniques, par la réaction de ces derniers avec de l'oxyde de carbo- ne et de 1?hydrogène en présence d'un catalyseur contenant du cobalt ou du fer ou un autre catalyseur de carbonylation, en un processus comprenant glo- balement trois phases. Dans la première   phase;on   fait réagir sous pression la matière cléfinique,le catalyseur et les gaz de synthèse, pour obtenir un produit consistant en majeure partie d'aldéhydes contenant un atome de carbone de plus que la matière   oléfinique,   de même qu'une certaine quanti- té de produits de réaction secondaires, de la matière polymérisée, etc... 



  Ce mélange organique   oxygéné,   qui   contient   en solution des composés du mé- tal de catalyse,peut être traité en une seconde phase par la chaleur, afin de provoquer la décomposition de la matière catalytique soluble et   l'élimina-   tion de celle-ci du mélange organique.

   La matière débarrassée du catalyseur peut alors être hydrogénée en une phase d'hydrogénation pour obtenir l'al- cool correspondant,ou bien elle peut être oxydée pour former l'acide car- boxylique correspondante 
Cette réaction de   carbonylation   fournit une méthode particulière- ment intéressante pour la préparation d'alcools primaires précieux qui trou- vent de larges   de**bouchés,   particulièrement comme produits intermédiaires pour des   plastifiants,   des détergents et des solvants.

   Les corps suscepti- bles de se prêter à ce type de réaction sont non seulement les hydrocarbu- res oléfiniques à chaîne courte ou longue, mais aussi la plupart des autres espèces de composés organiques contenant au moins une double liaison   oléfini-   

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 que,, tels que les acides les esterag les alcools, les cétones etc..,. non sa- tures. 



   Le catalyseur pour la première phase de la réactions, dans laquel- le la matière   oléfinique   est transformée en aldéhydes, est généralement ajou- 
 EMI2.2 
 té sous forme de sels du métal aatalytiquenent actif d'acides organiques de poids moléculaire élevé, tels que l'acide oléique stéarique, naphténiques etc. 



  Les oléates, les stéarates, les naphténates de cobalt ou de fer sont des exem- ples de tels sels ou savons catalytiques. Ces sels sont solubles dans la 
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 charge liquide oléfinique ou oléine parainique et ils peuvent être a jou- tés, lors de la première phase. en solution dans la charge,ou sous forme de solution dans un hydrocarbure. 



   Comme la consommation des deux gaz de synthèse se fait en quan- tités équivalentes ou   équimolaires,   les composants gazeux de la synthèse sont 
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 ajoutés d'habitude en doses équimolaires de H2 et de COp bien qu'il ait été suggéré d'employer un excès   d'hydrogène   et un excès de CO. Les conditions de la réaction des composés oléfiniques avec l'hydrogène et l'oxyde de carbo- ne varient quelque peu   diaprés   la nature de la charge   oléfinique,   mais la ré- action est généralement amenée à des pressions de 3.000 livres anglaises par pouce carré environ et à des températures comprises entre 250 et 400 F envi- ron.

   Le rapport entre la charge de gaz de synthèse et l'oléfine peut. varier . entre de larges limites; on emploie en général 1.000 à 15. 000 pieds cubiques de H2 + CO par tonneau (barrel) de charge oléfinique. 



   A la fin de la première phase, lorsque la transformation désirée des oléfines en composés oxygénés a été effectuée, les produits et la matiè- 
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 re non entrée en réaction, sont généralement transférés dans une zone d'é3.i- mination du catalyseur., où le catalyseur dissous est éliminé du mélange. 



     L'un   des problèmes essentiels, posés par la réaction de synthèse des aldéhydes, est le fait que le métal catalytique et d'autres métaux pou- vant former des carbonylestels que le cobalt, le fer, etc.., réagissent, bien qu'ils soient ajoutés dans la zone de réaction sous forme de sels orga- niques,avec   1-'oxyde   de carbone dans les conditions de la synthèse pour for- mer des carbonyles métalliques. Il y a une raison de croire que le carbonyle 
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 ou 1-lhydrocarbonyle métallique est la forme active du catalyseur.

   Le carbo- nyle restant dissous dans le produit de réaction, provenant de la première phase de carbonylation, doit donc être éliminé lors   d9une   phase intermédiai- re d'élimination du catalyseur et cela est généralement réalisé en chauf- fant le produit primaire de la réaction dans une chambre ou une tour appro-   priée,   avec ou sans empilage, à des pressions atmosphérique ou supérieures à la pression atmosphérique et généralement en présence d'un courant lent de gaz de lavage inerte, tel que l'hydrogène, afin   d'éliminer   par le haut l'o- xyde de carbone, résultant de la décomposition du carbonyle métallique., pour protéger le nickel ou le cobalt ou un autre métal pouvant former des carbo- 
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 nyles, employé dans la phase suivante d'hydrogénation à haute pression,

   si un tel métal est employé. Ce procédé est satisfaisant, pour autant   qu9il   s' agisse de l'élimination du carbonyle de cobalt, du fait qu'il effectue la dé- composition de ce dernier en cobalt métallique et en oxyde de carbone bien que ce procédé laisse subsister de petites quantités de carbonyles métalliques, en particulier9de carbonyle de fer. Le carbonyle de fer peut provenir de di- verses sources, telles que la réaction de l'oxyde de-carbone., aux hautes   pres-   sions, avec les impuretés contenant du fer existant dans la charge., la réac- tion de l'oxyda de carbone avec les parois de l'appareil de réaction et des conduites de   transvasement,     1 empilage   de l'appareil de réaction et analo- 
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 guets.

   Le carbonyle de fer est considérablement plus stable que son analogue de cobalt et, de ce   fait.,   lorsque ce dernier est décomposé dans les conditions appropriées régnant dans la zone d'élimination du catalyseur., le carbonyle de fer ne peut être décomposé que partiellement. 



   En   outre  il a été trouvé que d'autres composés du cobalten par- ticulier le formiate de cobaltnon spécifiquement ajoutés comme catalyseur, 
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 peuvent être présents en doses s'élevant jusqu'à 0,5% dans le courant de sor- tie de la zone de décomposition du carbonyle de cobalt. Ces composés ne sont 

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 pas facilement décomposés par la chaleur en présence d'un gaz inerte tel que 
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 19hyd:rogène.

   La présence du métal soluble dans le produit qui quitte la zone   délimination   du catalyseur est hautement indésirable à cause de la tendance que manifesté le composé métallique à se décomposer sous des conditions plus poussées régnant dans la zone   dbydrogénation   et dans les serpentins de chauf- fage qui la précèdent, ce qui entraîne l'obstruction des conduites et également 
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 la désactivation du catalyseur d-lhydrogénation. Par conséquent, il est haute- ment désirable de maintenir la concentration totale en cobalt à un chiffre in- 
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 férieur à 0,005$ environ dans le courant de sortie de la zone d'élimination du   catalyseur.   



   Il a été trouvé que la teneur résiduelle en .cobalt dans le courant 
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 de sortie de l'appareil d'é1ilàination du cobalt, qui sera appelé ci-dessous i'dé<30balteur", est fonction de la teneur en eau de la charge du décobalteur provenant de l'appareil de réaction de carbonylation primaire et est étroite- ment associée   à   ladite teneur en eau.

   Il a également été trouvé que,lorsque la teneur en eau de la charge du décobalteur, laquelle eau peut provenir de 
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 réactions secondaires telles que la formation d?acétals et d'aldols, est su- périeure à 1% environla teneur en cobalt soluble du courant de sortie du décobalteur devient excessive après le traitement par la   chaleur,   à des tem- 
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 pératures atteignant 350 à 400QF environ, en présence d'hydrogène et que, sub- séquemment, ces composés de cobalt se décomposent dans les serpentins du four et dans l'appareil   dhydrogénation   à haute pression qui les suivent.

   Le for- 
 EMI3.7 
 miate de cobalt en particulier, paraît se former au cours de la phase d'élimi- nation du cobalt,lorsqu'un excès   deau   est présenta et ce composé est beau- coup plus stable à la chaleur que le carbonyle de cobalt. 



   Pour empêcher la. formation de ces sels de cobalt stables à la chaleur, il a été suggéré de traiter la charge provenant de l'appareil de réaction   primaire,   et introduite dans le décobalteur, par des moyens de dés- hydratation appropriés afin de réduire la teneur en eau   à   moins de 1% environ 
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 et de préférence à 0,\15% environ. Les moyens appropriés sont les agents dés- hydratants ordinaires placés dans les tours, les séparateurs à eau insérés dans la conduite d'alimentation du décobalteur,   etc...   Par suite de ce trai- tement, la formation du formiate de cobalt est pratiquement complètement in-   hibée..   
 EMI3.9 
 



  Aussi désirable qu$ 31 soit d'empêcher la formation de ces compo- sés indésirables et de veiller à ce que la charge du décobalteur soit sans eau, il a été trouvé que l'hydrogénation du courant de sortie du;décobalteur, contenant moins de 1% environ d'eau, afin de former des alcools, n'était pas un procédé entièrement satisfaisant. Il a été trouvé que des quantités nota- 
 EMI3.10 
 bles d901éfines Èe formaient correspondant, en ce qui concerne le nombre d'a- tomes de carbone, aux aldéhydes   hydrogénées,   résultant probablement de la dés- hydratation de l'alcool formé lors de la phase d'hydrogénation. Il fut ainsi trouvé que lorsqu'une oléfine en C7 était soumise à la réaction de synthèse 
 EMI3.11 
 da3cool9 une quantité notable d?hydrocarbures en Cg était formées dont jus- qlleà 60% étaient oléfiniques.

   En outre, il fut trouvé qu'une partie excessi- ve de produits de queue résultaient de la distillation de l'alcool provenant de la réaction d'hydrogénationj de ces produits de queue, 20% environ étaient des acétals ou des composés connexes. 



   La formation de ces sous-produits non désirables est particulière- 
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 ment sensible lorsqu'on emploie un catalyseur 'isulfacti±'< sur un support, tel que le sulfure de molybdène porté par du carbone activé. Ce type de   catalyseurs   demande des températures plus élevées que les catalyseurs plus courants de 1' hydrogénation, tels que le chromite de nickel ou de   enivre,   pour atteindre une hydrogénation relativement complète. A des températures plus élevées rég- 
 EMI3.13 
 nant dans 19 étuve dghyd ogénat.n9 la formation de sous-produits indésira- bles énumérés ci-dessus est fortement favorisée.

   L'emploi de ces catalyseurs "sulfactîj's2l d.\)bydrogénation est toutefois exceptionnellement intéressant, vu que non seulement ils ne sont pas empoisonnés par le soufre contenu dans la charge, mais qu'en outre, il ne sont pas affectés par l'oxyde de carbone qui pourrait être entraîné dans le courant de sortie du décobalteur, Par ail-   leurs,   ils ont une structure exceptionnellement rugueuse et une durée de vie 

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 longue et ils sont fort économiques et aisément   régénères.   



   La présente invention a pour but de fournir un moyen amélioré,des- tiné à augmenter la sélectivité du   procédé   en ce qui concerne la formation des alcools,lors de l'hydrogénation du courant de sortie provenant de la zo- ne de décomposition du catalyseur, dans un processus de carbonylation. 



   La présente invention a également pour but   dinhiber   la forma- tion des produits de tête et de queue de distillation pendant l'hydrogénation du courant de sortie du décobalteur, l'alimentation du décobalteur ayant été auparavant traitée pour en éliminer   1-'eau.   



   D'autres objets de l'invention apparaîtront ci-dessous. 



   Selon la présente invention,  1-'eau  qui a été éliminée de la char- ge du décobalteur est remplacée., lorsque le courant de sortie du décobalteur est soumis à la réaction d'hydrogénation, pour transformer en alcools le pro- duit du décobalteur. Il a été ainsi trouvé que par suite de 1-'addition d'eau au produit "décobalté" envoyé à l'étuve d'hydrogénation, en doses allant jus- qu'à environ 7 à   la$,   la sélectivité du procédé par rapport aux alcools dé- sirés augmente jusqu'à 6 moles % ou davantage pour   un   niveau donné de la tem- pérature d'hydrogénation. La diminution de la formation des acétals et de la déshydratation des alcools dans   l'étape   d'hydrogénation, dépend peut-être de   l'eau.   



   L'eau peut être ajoutée par injection séparée dans l'étuve d'hydro- génation ou par injection dans le courant d'alimentation de cet appareil. 



   L'injection d'eau augmente non seulement la sélectivité du procé- dé par rapport aux alcools,mais permet également d'opérer les réactions de la zone d'hydrogénation à des niveaux de température plus élevés, sans que le produit se décompose, faisant augmenter ainsi le niveau d'activité auquel un catalyseur "sulfactif" peut être employé. 



   La nature générale de l'invention ayant été exposée ci-dessus, cette dernière-sera   mieux   comprise grâce à la description plus détaillée ci- dessous, avec référence au dessin annexé qui représente schématiquement un mode de réalisation de   l'invention..   



   Un hydrocarbure cléfinique, ayant un atome de carbone de moins que le nombre d'atomes de carbone de l'alcool résultant désiré, et conte- nant en solution un catalyseur qui favorise la réaction des composés oléfi- niques avec l'oxyde de carbone et l'hydrogène, réaction qui donne des compo- sés organiques oxygénés, est introduit dans la partie inférieure d'un appa- reil de réaction primaire 1 par la conduite   d'alimentation     2,   comme indiqué à la figure. Tout catalyseur courant, tel que le stéarate de cobalt, le naph- ténate de cobalt, l'oléate de cobalt, le linoléate de fer,   etc 00 .,   peut être employé. Le catalyseur d'appoint, dissous dans de l'oléfine   d'alimentation,   peut être déversé dans la conduite principale d'alimentation en oléfine 2 par la conduite 3.

   Les concentrations du catalyseur et les rapports de la char- ge contenant du catalyseur à la charge qui n'en contient pas, sont tels que la concentration du catalyseur dans la charge totale   doléfine   varie entre 0,1 à 5,0% en poids et, de préférence, entre 1 et 3% en poids, du sel cata- lyseur par rapport à   l'oléfine     Simultanément.,   un mélange gazeux contenant de l'hydrogène et de   1-'oxyde   de carbone dans le rapport approximatif de 0,5 à 2,0 volumes   dhydro-   gène par volume d'oxyde de carbone, est introduit par la conduite 4 dans l' appareil de réaction primaire 1. L'appareil de réaction 1 est maintenu de pré- férence à une pression effective   d'environ   3000 livres anglaises par pouce carré.

   L'appareil de réaction peut ne pas contenir d'empilage, ou bien il peut contenir un empilage de matières solides, catalytiquement inertes, tel- le que la céramique en anneaux, la pierre ponce, et analogues. 



   L'appareil de réaction 1 est, de préférence, maintenu à une tem- pérature de 250 à   400 F   environ, suivant la nature de la charge d'oléfine et d'autres conditions de la réaction. Le débit des gaz de synthèse et des olé- 

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 fines à travers l'appareil de réaction 1 est réglé de manière à obtenir le degré voulu de transformation de la matière   oléfinique.   



   Un mélange de produits de réaction oxygénés liquides, contenant en solution des oléfines non entrées en   réaction,   le catalyseur dissous, des gaz de synthèse non entrés en réaction et des produits de réactions secondaires, est retiré par le haut de l'appareil de réaction 1 et transféré par une con- duite 8, un refroidisseur 10 et une conduite   12,   vers le séparateur   à   haute pression 14, où les gaz non entrés en réaction sont éliminés par le haut par la conduite 16, lavés dans le laveur (scrubber) 18 pour les débarrasser du liquide entraîné et employés de toute manière désirée.

   Ils peuvent être re- mis en circuit dans la conduite 4 par la conduite   20,   dans le but de régler la pression partielle désirée de H2 et pour régler le rapport   H/CO   dans l'alimentation de l'appareil de réaction 1. Si on le désire, une partie seu- lement des gaz provenant du séparateur 14 peuvent être employés de cette fa- çono Le restant peut être éliminé du système par la conduite 22, 
Un courant de mélange liquide, comprenant le produit de la réac- tion primaire!, des oléfines non transformées et des produits de réactions se-   condaires,   et contenant des concentrations relativement élevées de carbonyle de cobalt de même que d'autres composés et complexes du cobalt, et qui peut contenir 3% d'eau ou davantage, est retiré du séparateur   14   par la conduite 24.

   Une partie de ce courant de mélanges retiré peut être remise dans le circuitsi on le désire, dans l'appareil de réaction 1, par la conduite 26, pour contribuer au refroidissement et au maintien du contrôle de la tempéra- ture de la phase de carbonylation primaire. Le restant du produit de la réac- tion primaire peut être éliminé par la conduite 28 et conduit dans le sépara- teur d'eau 30.Si on le désire,celui-ci peut être pourvu d'un serpentin de réchauffage (non représenté).

   Le débit du produit de la réaction primaire est suffisamment réduit pour permettre la formation d'une couche   d'eau   in- férieure qui peut être éliminée continûment ou par intermittence par la conduite 32, tandis que la couche supérieure, contenant maintenant moins de 1%   d'eau,   peut être éliminée par la conduite 34 et introduite dans le déco- balteur 380 Dans certaines circonstances, par exemple dans le cas   où   la char- ge contient une quantité considérable d'eau, il peut être désirable d'employ- er, en combinaison avec le séparateur d'eau 30, une tour de séchage ordinai- re (non   représentée),   garnie de matières   déshydratantes,   inertes par rapport aux aldéhydes présentes dans la charge. 



   Le courant de sortie du séparateur 30, qui contient moins de 1%   d'eau   environ, et de préférence pas plus que   0,5 %   environ, est conduit par la conduite 34 dans la zone d'élimination du catalyseur et de   "décobaltati-   on" 38, où le carbonyle de cobalt dissous est décomposé par un traitement thermique approprié à des températures de 300 à 400 F environ, et libère le cobalt métallique. Un courant de   gaz   comprenant de l'hydrogène, peut être admis dans la -zone 38 par la conduite 40 pour contribuer à séparer et à éli- miner le CO résultant de la décomposition du carbonyle métallique.

   La zone 38 peut travailler à haute pression, bien que, de préférence,la pression ef- fective soit comprise entre 15 à 200 livres anglaises par pouce carré.Le cou- rant gazeux, comprenant H2 et CO, peut être retiré de la zone 38 par la con- duite 42 et être employé de toute manière désirée, telle qu'un envoi dans la zone de réduction catalytique où CO est réduit en CH4, et le mélange peut alors être utilisé pour l'hydrogénation subséquente ou comme gaz de purge. 



   Par suite de la phase de déshydratation, suivie du processus de "décobaltation", non seulement le carbonyle de cobalt est pratiquement com- plètement transformé en cobalt métallique et en oxyde de carbone, mais les sels de cobalt, tels que le formiate de cobalt, qui ne sont pas décomposés par le traitement par la chaleur, sont aussi pratiquement complètement   élimi-   nés de la solution et sont mis en suspension ou précipités dans le décobal- teur. Le produit liquide sortant du décobalteur, qui peut emporter en   suspen-   sion du cobalt métallique précipité finement divisé et les sels susmention- nés, est retiré du décobalteur 38 par la conduite 44 et peut passer par le filtre 46 afin   déliminer   les solides suspendus.

   Les boues peuvent être éli- minées du décobalteur par la conduite 41. 

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   Le produit liquide de la réaction de carbonylation., maintenant sensiblement   dépourvu,   de catalyseur dissous et en suspension, est retiré du filtre 46 par la conduite   48   et introduit dans la partie inférieure de l'hy- drogenateur 50. Simultanément, l'hydrogène est introduit dans l'appareil de réaction 50 par la conduite 52en proportion suffisante pour transformer les composés organiques du carbonyle, contenus dans la charge oxygénée, en alcools correspondants. Bien que tout catalyseur ordinaire puisse être em- ployée les rendements les plus élevés sont réalisés, selon la présente inven- tion, lorsqu'on utilise une masse de catalyseur   dhydrogénation   contenant du sulfure de molybdène porté par du carbone activé.

   L'hydrogénateur 50 peut fonc- tionner à des pressions effectives comprises entre 2.500 et   4.500   livres an- glaises par pouce carré et à des températures comprises entre 300 et   600 F,   suivant la nature du produit comprenant   l'aldéhyde,   soumis au traitement. 



  L'appareil de réaction 50 fonctionne toutefois, de préférence, à des tempé- ratures comprises entre 400 et 500 F environ et à des pressions effectives com- prises entre 2000 et 3500 livres par pouce carré environ et de préférence en- tre 2800 et 3200 livres par pouce carrée avec un débit d'alimentation en li- quide de 0,25 à 2   Vol/Vol/h.   et un débit d'alimentation en H2 de 5000 à   20.000   pieds cubiques normaux (angl.) par tonneau   ("barrel")   de charge. 



   Selon la présente invention,   1'eau   est injectée dans l'hydrogéna- teur 50 par la conduite 53 et la pompe 55. La dose d'ean ajoutée peut aller jusqu'à 50%, bien qu'elle soit de préférence de 1 à 10% de la charge intro- duite dans l'appareil   50,   suivant les températures et les pressions. Il est désirable d'ajouter l'eau en quantité telle., qu'elle soit pratiquement com- plètement à   l'état   de vapeur dans les conditions qui règnent dans la zone d'hydrogénation. L'addition d'eau peut être continue ou intermittente. Le débit de l'addition est déterminé dans une certaine mesure par le débit d'ali- mentation du décobalteur et peut être de 0,0025 à 0,2 Vol/Vol/h. environ. 



  Si on le désire, l'eau injectée peut être préchauffée à la température de   l'é-   tuve d'hydrogénation. 



   Les produits de la réaction d'hydrogénation peuvent être retirés par le haut par la conduite 54 et envoyés à travers le refroidisseur 56 dans le séparateur à haute pression 58, où   l'hydrogène   non entré en réaction peut être retiré par le haut par la conduite 60 pour l'emploi subséquent dans le système, si on le désire. Les produits liquides sont retirés du séparateur à gaz 58 par la conduite 62 et introduits dans un décanteur 61, d'où l'eau peut être retirée par la conduite 63, la couche supérieure,contenant les alcools, passant dans   l'alambic   à hydrocarbures   64,   où les produits   à   bas point   d'ébul-   lition, pour la plupart des hydrocarbures à point d'ébullition inférieur aux alcools produits, sont distillés et éliminés par le haut.

   Ainsi,lorsque la charge de 1'appareil de carbonylation se compose d'oléfines en C7, le produit dont le point d'ébullition est égal ou inférieur à 340 F, est retiré en géné - ral en tant que produit de tête de distillation dans l'alambic 64. Cette ma- tière peut être retirée par le haut, par la conduite   66,   et peut être utili- sée pour couper l'essence. Les produits de queue de cette première distilla- tion sont retirés de   lalambic   64 et envoyés par la conduite 68 dans l'alam- bic à alcools 70 où les alcools produits, dont les points d'ébullition se trouvent entre les limites désirées, peuvent être retirés par le hautpar la conduite 72, par distillation à pression atmosphérique ou réduite, suivant leurs poids moléculaires.

   Les produits de queue de cette distillation, éva- cués par la conduite   74,   peuvent être traités par la suite ou, si on le dé- sire, être employés comma combustible. 



   Le système illustré par le dessin et par la description ci-dessus laisse la possibilité d'apporter diverses modifications, sans sortir du ca- dre de l'invention. Ainsi, il peut être désirable dans certaines circonstan- ces, d'ajouter de   Peau   dans la conduite d'alimentation de l'hydrogénateur en même temps que la charge   d'aldéhydes,   au lieu de   1?injecter   séparément. 



  De même,bien que l'invention autorise le fonctionnement avec un catalyseur "aulfactif" à des températures plus élevées   (c'est-à-dire,   à des niveaux d'ac- tivité plus élevés) que celles possibles sans addition d'eau, l'invention peut aussi être appliquée à d'autres types de catalyseur d'hydrogénation. L'additi- 

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 on   deau   ne doit pas être réservées, dans tous les cas, aux charges de l'étuve d'hydrogénation, contenant 1% ou moins d'eau. 



   L'invention peut être en outre illustrée par les exemples suivants, qui montrent clairement les avantages obtenus par le fonctionnement selon la présente invention 
EXEMPLE I 
Pour illustrer la nécessité d'éliminer   leau   de la charge du dé- cobalteur, il a été trouvé,en fonctionnement semi-industriel, que lorsque la charge du décobalteur n'était pas déshydratée et que la charge contenait plus de 1%   deau,   la quantité de cobalt soluble se trouvant dans le courant de sor- tie du décobalteur, était comprise entre   0,014   à 0,049%, augmentant avec le temps pendant lequel le décobalteur restait branché au circuit.

     Toutefois,   lorsque la charge du décobalteur était déshydratée,la teneur en cobalt solu- ble non désirable tombait à 0,002% lorsque 1,1%   d9eau   fut laissé dans la char- ge du décobalteur, et à 0,0001% lorsque la teneur en eau, restant dans la char- ge du décobalteur, était de   0934%.   Cela indique combien la déshydratation de la charge du   décobalteur   est désirable, pour autant   qu'il   s'agisse de débarras- ser de cobalt soluble le courant de sortie du décobalteur. 



   Il a toutefois été observé que la sélectivité du procédé par rap- port aux alcools tomba, dans une installation semi-industrielle (100 "barrels" par   jour),   d'une valeur moyenne de 80 moles %, pendant une période de 3 mois, avant que le traitement de déshydratation de la charge du décobalteur ne fut   introduit,   à   73%   environ pendant les 5 mois, après que cette déshydratation de la charge du décobalteur devint partie du processus. En même temps, la for- mation   d9acétals   augmenta dune moyenne de 10% à 17% environ. 



   Il est donc évident que, bien que la déshydratation de la charge du décobalteur réduit dune façon marquée la quantité de cobalt dissous dans le produit à base d'aldéhydes sortant du décobalteur, la sélectivité du pro- cédé en est quelque peu défavorablement influencée. 



   EXEMPLE II 
Pour illustrer les excellentes sélectivités du procédé par rapport aux alcools que   1?on   peut obtenir en injectant de l'eau dans l'étuve d'hydro- génation, un produit contenant des aldéhydes en C8, provenant d9un appareil de carbonylation   semi-industriel,   fut traité comme décrit ci-avant, pour pré- parer un courant de sortie de décobalteur contenant 0,39% d'eau. Cette matiè- re relativement anhydre fut hydrogénée dans un hydrogénateur à raison de   1/8   de tonneau (barrel) par jour, faisant usage d'un catalyseur à 10% de sul- fure de molybdène porté par du carbone activé. De petites quantités   d'eau   furent injectées directement dans l'étuve d'hydrogénation au moyen   d'une   pom- pe Hille-MoCanna accouplée à une transmission Vickers.

   Les conditions de fonc-   tionnement   étaient un débit   d'alimentation   (liquide) de 0,6 Vol/   Vol/h,   et 'une pression   effective   de 3.000 livres anglaises par pouce carré d'hydrogène entre des limites de température de 475 à   525 F..   

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



  Effet de   leau   sur l'hydrogénation du produit sortant du décobalteur et con- 
 EMI8.1 
 tenant des aldéhydes en CP9 avec un catalyseur au MoS2 charbon de bois 3.000 livres par pouce carré effectif   d'hydrogène,   0,6 Vol liquide   /Vol/h.:,   pour 1.000 pieds cubes par tonneau   (barrel).   
 EMI8.2 
 
<tb> 



  Marche <SEP> E <SEP> E <SEP> F <SEP> H <SEP> I <SEP> J <SEP> J <SEP> K <SEP> L <SEP> L
<tb> 
<tb> Heures <SEP> de <SEP> marche <SEP> 7-12 <SEP> 13-18 <SEP> 7-12 <SEP> 1-12 <SEP> 1-12 <SEP> 1-6 <SEP> 7-12 <SEP> 7-12 <SEP> 13-18 <SEP> 19-24
<tb> 
<tb> 
<tb> Temp.moyenne <SEP>  F <SEP> 479 <SEP> 479 <SEP> 477 <SEP> 502 <SEP> 500 <SEP> 512 <SEP> 524 <SEP> 521 <SEP> 521 <SEP> 521
<tb> 
<tb> 
<tb> H2O <SEP> total <SEP> en <SEP> % <SEP> en
<tb> 
 
 EMI8.3 
 poids de charge 0,39 0339 4,46 7,77 4t28 4.33 4,43 8,00 0,39 0939 
 EMI8.4 
 
<tb> Analyse <SEP> des <SEP> prod.
<tb> 
 
 EMI8.5 
 Nbre d'hydroxyle 288 291 293 295 298 295 288 292 275 273 Il de carbonyle L,4 1,99 2,0 1.3 097 0,7 0,7 z 0,6 0,5 
 EMI8.6 
 
<tb> Sélectivité <SEP> par
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> rapport <SEP> aux <SEP> hy-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> drocarbures
<tb> 
 
 EMI8.7 
 en C8,moles % 3y .3,.3 290 2,7 l,

  0 49 7,9 5,2 9,4 9eO alcools en C8 74,6 75,4 z6 79e2 77,1 76,6 75,8 77,7 71,9 L-f prod. de queue 21,2 20,8 19,7 17,3 18,1 17,6 15,4 15,6 18,7 1799 
Ces données indiquent ce qui suit : 
A. L'addition d'eau n'eut pas d'effet particulier sur l'acti- vité du catalyseur et le nombre de carbonyle du produit alcoolique tomba d'une valeur de   2,CI,   lorsque l'hydrogénation fut conduite à   477 F,   à une valeur de 0,5-0,6, lorsque la réduction fut conduite à 521  F. Ces résul- tats furent obtenus avec ou sans addition d'eau. 



   B. Il y eut une augmentation marquée de sélectivité par rapport -aux alcools. Pour une concentration en eau de 4,3 à 4,5%, une augmentation de la sélectivité globale de 3 à 4 moles % fut réalisée, tandis qu'une addi- tion de 7,7 à 8,0% d'eau augmenta la sélectivité de 6 moles % environ. Avec addition d'une quantité d'eau plus grande, la sélectivité par rapport aux alcools à 520 F est d'environ 3% plus élevée qu'à 480 F, sans addition d' eau; en outre, il y a l'avantage marqué d'une hydrogénation plus complète à température plus élevée. 



   C. Sans addition d'eau, la sélectivité par rapport aux hydrocarbu- res en C8 devient critique à une température moyenne de 520 F environ. C'est- à-dire, que l'hydrogénation, à cette température ou au-dessus de cette der- 
 EMI8.8 
 nière, produit des pertes élevées par oléfines en C8. L'addition de .,3 â, 4,5% deeaii fit, toutefois, diminuer la sélectivité par rapport aux hydrocarbures en cg de 1,5 à 2%. tandis qu'une concentration de 7,7 à $,0 H20 fait dimi- nuer la sélectivité par rapport aux hydrocarbures de 2 à 2,5%. L'addition d' eau permet donc d'utiliser une température d'hydrogénation de   520 F,   avec 
 EMI8.9 
 des catalyseurs suif actif s? et Inactivité supérieure du catalyseur à cette température peut être atteinteo La durée de vie du catalyseur peut aussi être allongée de cette manière. 



   Do La sélectivité du'procédé par rapport aux produits de queue 
 EMI8.10 
 est diminuée de 1 à 2% par l'addition de 4,3 à 4,5% d'eau, et de 2 â 255 par l'addition de 7,7   à   8,0%   d'eau.   
 EMI8.11 
 Par conséquent, en injectant de Peau dans la zone d9hydrogéna- tion  dets   rendements accrus et une sélectivité plus grande par rapport aux al- cools sont   réalisée   accompagnés par une diminution de la formation d'hydrocar- bures et des produits de queue de distillation. 



   Bien que dans ce qui précède, on ait insisté sur l'addition d'eau dans la zone d'hydrogénation, pour compenser l'eau éliminée pendant ou avant l'opération de décobaltation, il est entendu que dans certaines circonstances, il peut être désirable d'ajouter de l'eau en quantité plus ou moins grande que la quantité éliminée avant l'opération de décobaltation.

   En outre, dans certaines conditions de fonctionnement, comme par exemple dans le cas où de petites quantités d'eau seulement sont produites dans la zone de réaction pri- 

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   maire   il peut néanmoins être ¯désirable d'ajouter de   l'eau,   en doses   indi-   
 EMI9.1 
 quées oi-dessus, dans la zone -d'hydrogénation sans nécessairement faire pas- ser la charge   dalimentation   de décobalteur dans un dispositif   délimina-   tien   d'eau,   
D'autres   modifications,   qui sont évidentes aux personnes versées dans cette technique, font partie du domaine de 1?invention. 



   REVENDICATIONS 
 EMI9.2 
 la Procédé de carbonylation dans lequel des composés olefiniquesy de 1?oxyde de carbone et de   1?hydrogène   sont mis en contact avec un cataly- seur de carbonylation contenant du cobalt, dans une zone de réaction initia-   le,   dans les conditions nécessaires pour former un produit aldéhydique conte- nant par molécule un atome de carbone de plus que ledit composé oléfinique, et dans lequel un produit liquide, contenant des aldéhydes et du carbonyle de cobalt dissous, est introduit dans une zone de décomposition du catalyseur et lesdits produits sont soumis à des conditions dans lesquelles le catalyseur se décompose, et dans lequel le produit liquide oxygéné, retiré hors de ladi- te zone de décomposition du catalyseur,

   est soumis à l'hydrogénation dans uns 
 EMI9.3 
 zone d9hydrogénation en présence d'un catalyseur d'hydrogénation dans des con- ditions d'hydrogénation pour former des alcools intéressants, caractérisé en 
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 ce qu?il comprend l'addition d9eau dans ladite zone d'hydrogénation. 



  2. Procédé selon la revendication 1;, caractérisé en ce que ledit catalyseur dihydrogénation est un catalyseur "sulfactif.11



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  SYNTHESIS DIALCOOLS.



   The present invention relates to the preparation of oxygenated organic compounds by the reaction of olefinic carbon compounds with hydrogen and carbon dioxide in the presence of a carbonylation catalyst. More specifically, the present invention relates to an improved process for increasing the selectivity of the process over useful alcohols.



   It is well known in this art that the synthesis of oxygenated organic compounds can be carried out from organic olefin compounds, by the reaction of the latter with carbon monoxide and hydrogen in the presence. of a catalyst containing cobalt or iron or other carbonylation catalyst, in a generally three-phase process. In the first phase, the keyfinic material, the catalyst and the synthesis gases are reacted under pressure to obtain a product consisting mainly of aldehydes containing one more carbon atom than the olefinic material, as well as a product. certain amount of side reaction products, polymerized material, etc.



  This oxygenated organic mixture, which contains compounds of the catalyst metal in solution, can be treated in a second phase by heat, in order to cause the decomposition of the soluble catalytic material and the elimination of the latter from the catalyst. organic mixture.

   The material freed from the catalyst can then be hydrogenated in a hydrogenation phase to obtain the corresponding alcohol, or it can be oxidized to form the corresponding carboxylic acid.
This carbonylation reaction provides a particularly interesting method for the preparation of valuable primary alcohols which find large clogs, particularly as intermediates for plasticizers, detergents and solvents.

   Suitable substances for this type of reaction are not only the short or long chain olefinic hydrocarbons, but also most of the other species of organic compounds containing at least one olefin double bond.

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 EMI2.1
 that ,, such as acids, esters, alcohols, ketones, etc. not saturated.



   The catalyst for the first phase of the reaction, in which the olefinic material is converted to aldehydes, is usually added.
 EMI2.2
 in the form of salts of the catalytically active metal of high molecular weight organic acids, such as oleic stearic acid, naphthenic etc.



  Examples of such salts or catalytic soaps are oleates, stearates, naphthenates of cobalt or iron. These salts are soluble in
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 olefinic liquid feed or parainic olein and they can be played, in the first phase. in solution in the feed, or in the form of a solution in a hydrocarbon.



   As the consumption of the two synthesis gases takes place in equivalent or equimolar quantities, the gaseous components of the synthesis are
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 Usually added in equimolar doses of H2 and COp although it has been suggested to use an excess of hydrogen and an excess of CO. The conditions for the reaction of olefinic compounds with hydrogen and carbon monoxide vary somewhat depending on the nature of the olefinic feed, but the reaction is usually carried out at pressures of about 3,000 English pounds per square inch. and at temperatures of between 250 and 400 F approximately.

   The ratio of syngas feed to olefin can. vary. between wide limits; In general, 1,000 to 15,000 cubic feet of H2 + CO are employed per barrel of olefinic feed.



   At the end of the first phase, when the desired transformation of the olefins into oxygenates has been carried out, the products and the material
 EMI2.5
 After not reacting, are generally transferred to a catalyst removal zone, where the dissolved catalyst is removed from the mixture.



     One of the main problems with the synthesis reaction of aldehydes is that the catalytic metal and other metals which can form carbonyls such as cobalt, iron, etc., react, although they are added to the reaction zone as organic salts, with carbon monoxide under the conditions of the synthesis to form metal carbonyls. There is a reason to believe that carbonyl
 EMI2.6
 or metallic 1-hydrocarbonyl is the active form of the catalyst.

   The carbonyl remaining dissolved in the reaction product from the first carbonylation phase must therefore be removed in an intermediate phase of catalyst removal and this is usually done by heating the primary reaction product. in a suitable chamber or tower, with or without stacking, at atmospheric pressures or above atmospheric pressure and generally in the presence of a slow stream of inert scrub gas, such as hydrogen, in order to remove from above carbon o- xide, resulting from the decomposition of metallic carbonyl., to protect nickel or cobalt or another metal which can form carbo-
 EMI2.7
 nyls, used in the next high pressure hydrogenation phase,

   if such a metal is used. This process is satisfactory, as far as it involves the removal of carbonyl from cobalt, since it effects the decomposition of the latter into metallic cobalt and carbon monoxide, although this process leaves small amounts remaining. of metallic carbonyls, in particular of iron carbonyl. The iron carbonyl can be obtained from a variety of sources, such as the reaction of carbon monoxide, at high pressure, with the iron-containing impurities existing in the feed. oxides of carbon with the walls of the reaction apparatus and transfer lines, 1 stacking of the reaction apparatus and the like
 EMI2.8
 lookouts.

   Iron carbonyl is considerably more stable than its cobalt analogue and, therefore, when the latter is decomposed under the appropriate conditions in the catalyst removal zone, iron carbonyl can only be partially decomposed. .



   In addition it has been found that other cobalt compounds, particularly cobalt formate, are not specifically added as a catalyst,
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 can be present in amounts up to 0.5% in the cobalt carbonyl decomposition zone outlet stream. These compounds are not

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 not readily decomposed by heat in the presence of an inert gas such as
 EMI3.1
 19hyd: rogen.

   The presence of the soluble metal in the product which leaves the catalyst removal zone is highly undesirable because of the tendency of the metal compound to decompose under the increased conditions prevailing in the hydrogenation zone and in the heating coils which. precede it, which results in the obstruction of the pipes and also
 EMI3.2
 deactivation of the hydrogenation catalyst. Therefore, it is highly desirable to keep the total cobalt concentration low.
 EMI3.3
 less than about $ 0.005 in the catalyst removal zone outlet stream.



   It was found that the residual cobalt content in the stream
 EMI3.4
 The output of the cobalt stripper, which will hereinafter be referred to as the "beater", is a function of the water content of the decobalt feed from the primary carbonylation reaction apparatus and is narrow. - ment associated with said water content.

   It has also been found that when the water content of the decobalteur feed, which water can come from
 EMI3.5
 side reactions, such as the formation of acetals and aldols, is greater than about 1% the soluble cobalt content of the output stream of the decobaltor becomes excessive after the heat treatment, at temperatures-
 EMI3.6
 peratures reaching about 350 to 400QF in the presence of hydrogen and that, subsequently, these cobalt compounds decompose in the furnace coils and in the high pressure hydrogenation apparatus which follows them.

   The for-
 EMI3.7
 Cobalt miate in particular appears to form during the cobalt removal phase when excess water is present and this compound is much more heat stable than cobalt carbonyl.



   To prevent the. formation of these heat-stable cobalt salts, it has been suggested to treat the feed from the primary reaction apparatus, and introduced into the decobaltor, by suitable dehydration means in order to reduce the water content to less than about 1%
 EMI3.8
 and preferably about 0.15%. The suitable means are ordinary dehydrating agents placed in towers, water separators inserted in the feed line of the decobalteur, etc. As a result of this treatment, the formation of cobalt formate is almost completely. inhibited..
 EMI3.9
 



  As desirable as it is to prevent the formation of these undesirable compounds and to ensure that the feed to the decobaltor is waterless, it has been found that the hydrogenation of the decobaltor output stream, containing less About 1% water, in order to form alcohols, was not a fully satisfactory process. It has been found that nota-
 EMI3.10
 The d901fins were corresponding, in terms of the number of carbon atoms, to the hydrogenated aldehydes, probably resulting from the dehydration of the alcohol formed during the hydrogenation phase. It was thus found that when a C7 olefin was subjected to the synthesis reaction
 EMI3.11
 of alcohol a substantial amount of C8 hydrocarbons was formed of which up to 60% were olefinic.

   Further, it was found that an excessive part of bottoms resulted from the distillation of alcohol from the hydrogenation reaction of these bottoms, about 20% were acetals or related compounds.



   The formation of these undesirable by-products is particular-
 EMI3.12
 This is sensitive to the use of an 'isulfacti ±' <catalyst on a support, such as molybdenum sulfide carried by activated carbon. This type of catalyst requires higher temperatures than more common hydrogenation catalysts, such as nickel or drunk chromite, to achieve relatively complete hydrogenation. At higher temperatures reg-
 EMI3.13
 In 19 dghyd ogenat.n9 oven the formation of the undesirable by-products listed above is strongly favored.

   The use of these "sulfactîj's2l d. \) Bydrogenation catalysts is, however, exceptionally interesting, since not only are they not poisoned by the sulfur contained in the feed, but, moreover, they are not affected by the sulfur. 'carbon monoxide which could be entrained in the output stream of the decobaltor. On the other hand, they have an exceptionally rough structure and long life.

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 long and they are very economical and easily regenerated.



   The object of the present invention is to provide an improved means, intended to increase the selectivity of the process with regard to the formation of alcohols, during the hydrogenation of the output stream originating from the decomposition zone of the catalyst, in a carbonylation process.



   It is also an object of the present invention to inhibit the formation of the overhead and bottoms of the distillation during the hydrogenation of the output stream of the decobaltor, the feed to the decobaltor having previously been treated to remove water therefrom.



   Other subjects of the invention will appear below.



   According to the present invention, the water which has been removed from the charge of the decobaltor is replaced, when the outlet stream of the decobaltor is subjected to the hydrogenation reaction, to convert the decobaltor product into alcohols. . It has thus been found that following the addition of water to the "decobalted" product sent to the hydrogenation oven, in doses of up to about 7%, the selectivity of the process over to the desired alcohols increases to 6 mole% or more for a given level of hydrogenation temperature. The decrease in acetal formation and dehydration of alcohols in the hydrogenation step may be water dependent.



   Water can be added by separate injection into the hydrogenation oven or by injection into the feed stream of this apparatus.



   The injection of water not only increases the selectivity of the process with respect to alcohols, but also allows the reactions of the hydrogenation zone to operate at higher temperature levels, without the product decomposing, causing thereby increasing the level of activity at which a "sulfactive" catalyst can be employed.



   The general nature of the invention having been explained above, the latter will be better understood by virtue of the more detailed description below, with reference to the appended drawing which schematically represents an embodiment of the invention.



   A clefinic hydrocarbon, having one carbon atom less than the number of carbon atoms of the resulting alcohol desired, and containing in solution a catalyst which promotes the reaction of olefinic compounds with carbon monoxide and hydrogen, a reaction which gives oxygenated organic compounds, is introduced into the lower part of a primary reaction apparatus 1 through the feed line 2, as shown in the figure. Any common catalyst, such as cobalt stearate, cobalt naphthenate, cobalt oleate, iron linoleate, etc., can be employed. The make-up catalyst, dissolved in the olefin feed, can be discharged into the main olefin feed line 2 through line 3.

   The concentrations of the catalyst and the ratios of the feed containing catalyst to the feed which does not contain it are such that the concentration of the catalyst in the total olefin feed varies between 0.1 to 5.0% by weight and , preferably between 1 and 3% by weight of the catalyst salt relative to the olefin Simultaneously, a gas mixture containing hydrogen and carbon monoxide in the approximate ratio of 0.5 At 2.0 volumes of hydrogen per volume of carbon monoxide, is introduced through line 4 into the primary reaction apparatus 1. The reaction apparatus 1 is preferably maintained at an effective pressure of about. 3000 English pounds per square inch.

   The reaction apparatus may not contain a stack, or it may contain a stack of solid, catalytically inert materials, such as ceramic rings, pumice, and the like.



   Reaction apparatus 1 is preferably maintained at a temperature of about 250 to 400 F, depending on the nature of the olefin feed and other reaction conditions. The flow of synthesis gas and oil

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 fines through the reaction apparatus 1 is adjusted so as to obtain the desired degree of transformation of the olefinic material.



   A mixture of liquid oxygenated reaction products, containing in solution unreacted olefins, dissolved catalyst, unreacted syngas and side reaction products, is removed from the top of the reaction apparatus 1 and transferred through line 8, cooler 10 and line 12, to high pressure separator 14, where unreacted gases are removed from above through line 16, washed in scrubber 18 to rid them of the entrained liquid and used in any desired manner.

   They can be switched back to line 4 through line 20, in order to adjust the desired partial pressure of H2 and to adjust the H / CO ratio in the feed to the reaction apparatus 1. If one if desired, only a part of the gases from separator 14 can be used in this way. The remainder can be removed from the system through line 22,
A liquid mixture stream, comprising the primary reaction product !, unconverted olefins and side reaction products, and containing relatively high concentrations of cobalt carbonyl as well as other compounds and complexes of the cobalt. cobalt, and which may contain 3% water or more, is withdrawn from separator 14 through line 24.

   A portion of this removed mixture stream can be returned to the circuit if desired, in the reaction apparatus 1, through line 26, to aid in cooling and maintaining temperature control of the carbonylation phase. primary. The remainder of the primary reaction product can be removed through line 28 and led into water separator 30, which can be provided with a reheat coil (not shown) if desired. .

   The flow rate of the primary reaction product is sufficiently reduced to allow the formation of a lower water layer which can be removed continuously or intermittently through line 32, while the upper layer, now containing less than 1% of water, may be removed through line 34 and fed into deco-baler 380 Under certain circumstances, for example where the load contains a considerable amount of water, it may be desirable to employ , in combination with the water separator 30, an ordinary drying tower (not shown), packed with dehydrating materials, inert to the aldehydes present in the feed.



   The outlet stream from separator 30, which contains less than about 1% water, and preferably no more than about 0.5%, is conducted through line 34 to the catalyst and decobalt removal zone. on "38, where the dissolved cobalt carbonyl is decomposed by a suitable heat treatment at temperatures of about 300 to 400 F, and liberates the metallic cobalt. A gas stream comprising hydrogen may be admitted to zone 38 through line 40 to help separate and remove CO resulting from the decomposition of metallic carbonyl.

   Zone 38 can work at high pressure, although preferably the effective pressure is between 15 to 200 pounds per square inch. The gas stream, including H2 and CO, can be removed from zone 38. via line 42 and be employed in any desired manner, such as sending to the catalytic reduction zone where CO is reduced to CH4, and the mixture can then be used for the subsequent hydrogenation or as a purge gas.



   As a result of the dehydration phase, followed by the "decobaltation" process, not only is the cobalt carbonyl virtually completely transformed into metallic cobalt and carbon monoxide, but cobalt salts, such as cobalt formate, which are not decomposed by the heat treatment, are also almost completely removed from solution and are suspended or precipitated in the decobaltor. The liquid product exiting the decobaltor, which may suspend finely divided precipitated metallic cobalt and the above-mentioned salts, is withdrawn from the decobaltor 38 through line 44 and may pass through filter 46 to remove suspended solids.

   The sludge can be removed from the decobalteur via line 41.

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   The liquid product of the carbonylation reaction, now substantially free of dissolved and suspended catalyst, is withdrawn from filter 46 through line 48 and introduced into the lower portion of hydrogen generator 50. At the same time, hydrogen is removed. introduced into the reaction apparatus 50 via line 52 in a proportion sufficient to convert the organic carbonyl compounds contained in the oxygenated feed into the corresponding alcohols. Although any ordinary catalyst can be employed the highest yields are achieved according to the present invention when a mass of hydrogenation catalyst containing molybdenum sulfide carried on activated carbon is used.

   The hydrogenator 50 can operate at effective pressures of between 2,500 and 4,500 pounds per square inch and temperatures of between 300 and 600 F, depending on the nature of the product comprising the aldehyde being treated.



  Reaction apparatus 50, however, is preferably operated at temperatures between about 400 and 500 F and effective pressures between about 2000 and 3500 pounds per square inch and more preferably between 2800 and 3200. pounds per square inch with a liquid feed rate of 0.25 to 2 Vol / Vol / hr. and a H2 feed rate of 5,000 to 20,000 normal cubic feet per barrel of load.



   According to the present invention, water is injected into the hydrogenator 50 through line 53 and pump 55. The dose of water added can be up to 50%, although it is preferably 1 to 10% of the load introduced into the apparatus 50, depending on the temperatures and pressures. It is desirable to add the water in such an amount that it is substantially completely in the vapor state under the conditions prevailing in the hydrogenation zone. The addition of water can be continuous or intermittent. The rate of addition is determined to some extent by the feed rate to the decobaltor and can be 0.0025 to 0.2 Vol / Vol / h. about.



  If desired, the injected water can be preheated to the temperature of the hydrogenation cabinet.



   The products of the hydrogenation reaction can be withdrawn from the top through line 54 and passed through cooler 56 to high pressure separator 58, where unreacted hydrogen can be withdrawn from above through line. 60 for subsequent use in the system, if desired. The liquid products are withdrawn from the gas separator 58 through line 62 and introduced into a settling tank 61, from where water can be removed through line 63, the upper layer, containing the alcohols, passing into the hydrocarbon still. 64, where the low boiling point products, mostly hydrocarbons with a lower boiling point than the alcohols produced, are distilled and removed at the top.

   Thus, when the feed to the carbonylation apparatus consists of C7 olefins, the product having a boiling point of 340 F or less is generally removed as a top product in the still. still 64. This material can be removed from the top, through line 66, and can be used to shut off gasoline. The bottoms of this first distillation are withdrawn from still 64 and sent through line 68 to alcohol still 70 where the alcohols produced, whose boiling points lie between desired limits, can be withdrawn from above through line 72, by distillation at atmospheric or reduced pressure, depending on their molecular weights.

   The bottoms of this distillation, discharged through line 74, can be subsequently processed or, if desired, be used as fuel.



   The system illustrated by the drawing and by the description above leaves the possibility of making various modifications, without departing from the scope of the invention. Thus, it may be desirable in certain circumstances to add water to the hydrogenator feed line at the same time as the aldehyde feed, instead of injecting it separately.



  Likewise, although the invention permits operation with an "sulfactive" catalyst at higher temperatures (ie, at higher activity levels) than those possible without the addition of water. , the invention can also be applied to other types of hydrogenation catalyst. The addi-

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 water should not be reserved, in all cases, for the charges of the hydrogenation oven, containing 1% or less water.



   The invention can be further illustrated by the following examples, which clearly show the advantages obtained by the operation according to the present invention.
EXAMPLE I
To illustrate the need to remove water from the charge of the decobaltor, it was found, in semi-industrial operation, that when the charge of the decobaltor was not dehydrated and the charge contained more than 1% water, the amount of soluble cobalt in the output stream of the decobaltor ranged from 0.014 to 0.049%, increasing with the time that the decobaltor remained connected to the circuit.

     However, when the decobalteur charge was dehydrated, the unwanted soluble cobalt content fell to 0.002% when 1.1% water was left in the decobaltor charge, and to 0.0001% when the water content. , remaining in the decobalteur charge, was 0934%. This indicates how desirable dehydration of the decobaltor feed is, as long as it is to free soluble cobalt from the decobaltor output stream.



   It was, however, observed that the selectivity of the process with respect to alcohols fell, in a semi-industrial installation (100 "barrels" per day), from an average value of 80 mole%, during a period of 3 months, before the dewatering treatment of the decobaltor charge was introduced, at about 73% during the 5 months, after this dehydration of the decobaltor charge became part of the process. At the same time, acetal formation increased from an average of about 10% to 17%.



   It is therefore evident that although the dehydration of the decobalt feeder markedly reduces the amount of cobalt dissolved in the aldehyde product leaving the decobaltor, the selectivity of the process is somewhat adversely affected.



   EXAMPLE II
To illustrate the excellent selectivities of the process with respect to alcohols which can be obtained by injecting water into the hydrogenation oven, a product containing C8 aldehydes, from a semi-industrial carbonylator, was treated as described above, to prepare a decobaltor outlet stream containing 0.39% water. This relatively anhydrous material was hydrogenated in a hydrogenator at the rate of 1/8 barrel per day, using a 10% molybdenum sulphide catalyst carried by activated carbon. Small amounts of water were injected directly into the hydrogenation oven by means of a Hille-MoCanna pump coupled to a Vickers transmission.

   The operating conditions were a feed rate (liquid) of 0.6 Vol / Vol / hr, and an effective pressure of 3,000 pounds per square inch of hydrogen between temperature limits of 475 to 525 F. ..

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  Effect of water on the hydrogenation of the product leaving the decobaltor and con-
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 holding aldehydes in CP9 with MoS2 charcoal catalyst 3,000 pounds per effective square inch of hydrogen, 0.6 Liquid Vol / Vol / hr .:, per 1,000 cubic feet per barrel.
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<tb>



  On <SEP> E <SEP> E <SEP> F <SEP> H <SEP> I <SEP> J <SEP> J <SEP> K <SEP> L <SEP> L
<tb>
<tb> Hours <SEP> of <SEP> on <SEP> 7-12 <SEP> 13-18 <SEP> 7-12 <SEP> 1-12 <SEP> 1-12 <SEP> 1-6 <SEP > 7-12 <SEP> 7-12 <SEP> 13-18 <SEP> 19-24
<tb>
<tb>
<tb> Average temp <SEP> F <SEP> 479 <SEP> 479 <SEP> 477 <SEP> 502 <SEP> 500 <SEP> 512 <SEP> 524 <SEP> 521 <SEP> 521 <SEP> 521
<tb>
<tb>
<tb> H2O <SEP> total <SEP> in <SEP>% <SEP> in
<tb>
 
 EMI8.3
 load weight 0.39 0339 4.46 7.77 4t28 4.33 4.43 8.00 0.39 0939
 EMI8.4
 
<tb> <SEP> analysis of <SEP> prod.
<tb>
 
 EMI8.5
 No. of hydroxyl 288 291 293 295 298 295 288 292 275 273 Il of carbonyl L, 4 1.99 2.0 1.3 097 0.7 0.7 z 0.6 0.5
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<tb> Selectivity <SEP> by
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> report <SEP> to <SEP> hy-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Drocarbons
<tb>
 
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 in C8, moles% 3y .3, .3290 2.7 l,

  0 49 7.9 5.2 9.4 9eO C8 alcohols 74.6 75.4 z6 79e2 77.1 76.6 75.8 77.7 71.9 L-f prod. tail 21.2 20.8 19.7 17.3 18.1 17.6 15.4 15.6 18.7 1799
These data indicate the following:
A. The addition of water had no particular effect on the activity of the catalyst, and the carbonyl number of the alcoholic product fell to a value of 2.Cl, when the hydrogenation was carried out to 477. F, to a value of 0.5-0.6, when the reduction was carried out to 521 F. These results were obtained with or without the addition of water.



   B. There was a marked increase in selectivity to alcohols. For a water concentration of 4.3 to 4.5%, an increase in overall selectivity of 3-4 mole% was achieved, while an addition of 7.7 to 8.0% water increased. the selectivity of about 6 mole%. With the addition of a larger quantity of water, the selectivity to alcohols at 520 F is about 3% higher than at 480 F, without the addition of water; furthermore, there is the marked advantage of a more complete hydrogenation at higher temperature.



   C. Without the addition of water, the selectivity to C8 hydrocarbons becomes critical at an average temperature of about 520 F. That is to say, that the hydrogenation, at or above this temperature
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 nière, produces high losses by olefins in C8. The addition of., 3 to, 4.5% of water, however, decreased the selectivity to hydrocarbons in cg by 1.5 to 2%. while a concentration of 7.7 to 0.0 H 2 O decreases the selectivity to hydrocarbons by 2 to 2.5%. The addition of water therefore makes it possible to use a hydrogenation temperature of 520 F, with
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 active tallow catalysts? and Higher inactivity of the catalyst at this temperature can be achieved. Catalyst life can also be extended in this way.



   Do The selectivity of the process with respect to tail products
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 is decreased from 1 to 2% by the addition of 4.3 to 4.5% water, and from 2 to 255 by the addition of 7.7 to 8.0% water.
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 Therefore, by injecting water into the hydrogenation zone, increased yields and higher selectivity to alcohols are achieved accompanied by decreased formation of hydrocarbons and bottoms of the still.



   Although in the foregoing emphasis has been placed on the addition of water to the hydrogenation zone, to compensate for the water removed during or before the decobaltation operation, it is understood that in certain circumstances it may be It is desirable to add water in an amount greater or less than the amount removed before the decobaltation operation.

   Furthermore, under certain operating conditions, such as for example in the case where only small amounts of water are produced in the primary reaction zone.

 <Desc / Clms Page number 9>

   may, however, be desirable to add water, in
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 ques above, in the -hydrogenation zone without necessarily passing the decobalteur feedstock through a water delimiting device,
Other modifications, which are obvious to those skilled in the art, are within the scope of the invention.



   CLAIMS
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 The carbonylation process in which olefinic compounds of carbon monoxide and hydrogen are contacted with a cobalt-containing carbonylation catalyst, in an initial reaction zone, under the conditions necessary to form an aldehyde product containing per molecule one more carbon atom than said olefinic compound, and in which a liquid product, containing dissolved aldehydes and cobalt carbonyl, is introduced into a decomposition zone of the catalyst and said products are subjected under conditions in which the catalyst decomposes, and in which the oxygenated liquid product, withdrawn from said decomposition zone of the catalyst,

   is subjected to hydrogenation in a
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 hydrogenation zone in the presence of a hydrogenation catalyst under hydrogenation conditions to form alcohols of interest, characterized by
 EMI9.4
 this comprises the addition of water to said hydrogenation zone.



  2. Method according to claim 1 ;, characterized in that said dihydrogenation catalyst is a “sulfactive.11” catalyst.


    

Claims (1)

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit EMI9.5 catalyseur flsulfactif'lI est le sulfure de molybdène porté par du carbone acti- vé. 3. Method according to claim 2, characterized in that said EMI9.5 The sulfactive catalyst is molybdenum sulfide carried by activated carbon. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de l' EMI9.6 eau est ajoutée dans la zone d9hyd ogénat.on en doses ne dépassant pas 50% de 1?alimentation totale de ladite zone. 4. Method according to claim 1, characterized in that the EMI9.6 Water is added to the hydration zone in doses not exceeding 50% of the total feed to said zone. 5. Procédé de préparation d'alcools à partir d'oléfines à haut rendement, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction de composés olé- finiques, d'oxyde de carbone et d'hydrogène dans une zone de carbonylation en contact avec catalyseur de carbonylation contenant du cobalt à des pressi- ons et des températures élevées, la formation d'un produit comprenant des al- déhydes contenant dans leur structure un atome de carbone de plus que lesdits composés oléfiniques contenus dans ladite zone,le retrait de ladite zone d' un produit liquide comprenant des aldéhydes; 5. Process for preparing alcohols from olefins in high yield, characterized in that it comprises the introduction of olefinic compounds, carbon monoxide and hydrogen in a carbonylation zone in contact with cobalt-containing carbonylation catalyst at high pressures and temperatures, forming a product comprising aldehydes containing in their structure one more carbon atom than said olefinic compounds contained in said zone, removing said zone of a liquid product comprising aldehydes; , de l'eau, des produits de réac- tions secondaires, et des composés et des complexes de cobalt dissous renfer- mant le carbonyle de cobalt, le passage dudit produit à travers une zone d' élimination deau par suite de quoi la teneur en eau dudit produit est de préférence réduite à moins de 1% environ., le passage dudit produit déshydra- té à travers une zone de décomposition du catalyseur où ledit produit est sou- mis à un traitement par la chaleur en présence d'un gaz de lavage inerte par suite de-quoi le carbonyle de cobalt se décompose en grande partie et libère le cobalt métallique,, le retrait de ladite zone d'un produit sensiblement dé- pourvu de cobalt dissous, , water, side reaction products, and dissolved cobalt compounds and complexes containing cobalt carbonyl, passing said product through a water removal zone whereby the content of water of said product is preferably reduced to less than about 1%., passing said dehydrated product through a catalyst decomposition zone where said product is subjected to heat treatment in the presence of a gas. inert washing whereby the cobalt carbonyl largely decomposes and liberates the metallic cobalt, the removal from said zone of a product substantially devoid of dissolved cobalt, l'introduction dudit produit dans une zone d'hy- EMI9.7 drogénation où ledit produit est soumis à des conditions d'hydrogénation en présence de 1 à 10% en poids deau et le retrait d'un produit riche en alcools de ladite zone d-hydrogénation. the introduction of said product into a hy- EMI9.7 drogenation where said product is subjected to hydrogenation conditions in the presence of 1 to 10% by weight of water and the removal of a product rich in alcohols from said d-hydrogenation zone. 60 Procédé selon la revendication 5e caractérisé en ce que lesdi- tes conditions d9hydogénat.n comprennent des pressions effectives de 2.800 à 3.200 livres anglaises par pouce carré environ et des températures compri- ses entre les limites de 400 et 550 F environ. 60 The process of claim 5 characterized in that said hydrogeneration conditions comprise effective pressures of about 2,800 to 3,200 pounds per square inch and temperatures between the limits of about 400 and 550 F. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un ca- talyseur consistant en sulfure de molybdène porté par du charbon de bois ac- EMI9.8 tivé est'employé dans ladite zone dhydrogénation. 7. The method of claim 5, characterized in that a catalyst consisting of molybdenum sulfide carried by charcoal ac- EMI9.8 activated in said hydrogenation zone. 80 Procédé selon la revendication 5. caractérisé en ce que 8% en <Desc/Clms Page number 10> poids environ d'eau est injecté dans ladite zone d'hydrogénation. 80 Process according to claim 5, characterized in that 8% of <Desc / Clms Page number 10> approximately weight of water is injected into said hydrogenation zone. 9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la te- neur en eau du courant de sortie de ladite zone d'élimination du catalyseur est de 0,5% environ. 9. The method of claim 5, characterized in that the water content of the outlet stream of said catalyst removal zone is approximately 0.5%. 10. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'eau injectée dans ladite zone d'hydrogénation se trouve sensiblement complètement à l'état de vapeur dans les conditions régnant dans ladite zone d'hydrogéna- tion. en annexe 1 dessin. 10. The method of claim 5, characterized in that the water injected into said hydrogenation zone is substantially completely in the vapor state under the conditions prevailing in said hydrogenation zone. in appendix 1 drawing.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2760994A (en) * 1950-12-30 1956-08-28 Gulf Research Development Co Process for hydrogenating aldehydes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2760994A (en) * 1950-12-30 1956-08-28 Gulf Research Development Co Process for hydrogenating aldehydes

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