PROCESS FOR THE SEPARATION OF PROPENE AND SYNTHESIS GAS FROM A MIXTURE CONTAINING ISOBUTYRALDEHYDE

Abstract: 1. Process for the separation by step-wise compression of propylene and synthesis gas from an aldehyde-containing mixture formed by catalytic splitting of isobutyraldehyd, characterised in that the aldehyde-containing gas mixture with a pressure of 1-10 bar is brought up to a pressure of 5-15 bar in an initial compression stage and to a pressure of 25-75 bar in a subsequent compression stage, the compressed product mixture is separated into gaseous and liquid product components in a pressure vessel whereby the liquid products of the two pressure vessels are combined in a common collecting vessel which is under the same pressure as the aldehyde-containing gas mixture led into the initial compression stage and where the isobutyraldehyde not converted during splitting is quantitatively separated by the gaseous components being fed into the feed material.

Description: Verfahren zur Abtrennung von Proplen und S nthese- gas aus Isobutyraldehyd haltigen Gemisch Bei der grosstechnischen Hydroformylierung von Propylen wird in Abhängigkeit vom Katalysatorsystem und den übrigen Synthesebedingungen neben dem Wertprodukt n-Butyraldehyd stets Isobutyraldehyd als Nebenproduckt gebildet. Wegen der eingeschränkten technisehen Verwendung von Isobutyraldehyd besteht ein berechtigtes Interesse, diesen ebenfalls in n-Butyr- aldehyd umzuwandeln. Nach einem bekannten Verfahren kvgl. DE-PS 19 17 244) wird das bei der Propylen Hydroformylierung anfallende im wesentlichen aus n- und i-Butyraldehyd bestehende Gemisch zunächst getrennt, ae abgetrennte Isobutyldehyd katalytisch unter Bildung von Propylen, Wasserstoff und Lohlen- monoxid gespalten und das sc entstandene Propylen- Synthesegas-Gemisch erneut der Hydroformylierung zugeführt. Dieses Verfahren liefert bezogen auf das Einsatzprodukt Propylen höhere Ausbeuten an gewünschtem n Butyraldehyd. Im Hinblick auf die willkürlich steigenden ssohstoffpreise kommt einem derartigen Verfahren eine zunehmend wachsende Bedeutung zu. Die katalytische Faltung von Isobutyraldehyd erfolgt im allgemeinen in der Gasphase, wobei Tem- peraturen von 25G bis 350 C und Drücke von 1 bis 10 bar angewendet werden. Als Katalysatoren werden in der Regel Festbettsysteme unterschiedlicher Zusammensetzungen empfohlen. Die DE-PS 19 17 244 sieht den Linsatz eines Katalysators vor, der ca. 1 6s Rhoiuin aul Aluminiumoxid als Trägermaterial aufweist. Als Katalysatoren werden auch Ruthenium- verbindungen (R.H. Prince und R.A. Raspin, Chem. Comm. 1966, 156), Palladium (J. Tzui und K. Ohno, J. Amer. Chem. Soc. 9C, 34 (1968)) oder Rhodiumverbindungen wie Chloro-tri-(triphenylphosphin)rhodium (K. Ohno und J. Tzui, J. Amer. Chem. Soc. 90, S. 99 - 1G7 (1968)) zur Spaltung von Isobutyraldehyd in Propylen, Wasserstoff und Kohlenmonoxid eingesetzt. Trotz der Möglichkeit, die Spaltung von Isobutyraldehyd in Propylen und Synthesegas bei einem sehr hohen Umsatz vorzunehmen, zieht man es in der Praxis häufig vor, diese Umsetzung nur mit einem Teilumsatz und gegebenenfalls in Gegenwart von Wasserdampf zu betreiben. Diese Verfahrensvariante besitzt der. Vorteil, die Selektivität der Umsetzung zu verbessern und gleichzeitig die Bildung störender Nebenprodukte wirksam zu unterdrücken. Insbesondere führt die unervünschte Bildung von Kohlenstoff zu einer bar raschen Desaktivierung des Ea- talysators Das die Spaltungsvorrichtung nach Abkühlung auf Raumtemperatur verlassende gasförmige Reaktionsgemisch kann in Abhängigkeit von den gewählten Reaktions- bedingungen neben 10 bis 25 Gew.-% Isobutyraldehyd 37 bis 50 Gew .-/ Propylen, 2 bis 8 Gew.-C/o Propan, 29 bis 35 Gew.-% Kohlenmonoxid, 1,5 bis 2,5 Gew.-% Wasserstoff sowie Spuren an Isobutanol und Wasser aufweisen. Line komplette einstufige Auftrennung dieses Gemisches z.B. durch Druckdestillation oder Adsorptionsverfahren in Propylen und Synthesegas als Einsatzprodukt für die Hydroformylierung einerseits und nicht umgesetzten Isobutyraldehyd andererseits, der wieder der Spaltungsreaktion zugeführt wird, erfordert einen hohen technischen Aufwand. Da für den Wiedreinsatz von Propylen und Synthesegas in die Hydroformylierung eine Trennung von Synthesegas und Propylen nicht notwendig ist, genügt es, die gasförmigen Produkte vom nicht umgesetzten Isobutyr- aldehyd abzutrennen und auf den erforderlichen Druck von 150 bis 350 bar, wie e in der Hydroformy- lierung häufig angewendet wird, zu komprimieren. ;us technischen Gründen ist es unumgänglich, die Kompression in mehreren Druckstufen vorzunehmen. Je höher der gewünschte Enddruck sein soll, um so mehr Druckstufen (Kompressionsschritte) sind eforderlich. Jeder dieser Druckstufen ist ein Kompressor und eine Druckvorlage zugeordnet. Aus der Druckvorlage erhält der nachfolgende Kompressor das jeweils anfallende Gasgemisch zugeführt. In der ersten Druckstufe wird ei Druck von 5 bis 15, in der zweiten ein solcher von 25 bis 75 bar und in der dritten der Enddruck von 150 bis 350 bar eingestellt. Entsprechend den jeweiligen Druck bildet sich in den Druckvorlagen jeweils eine flüssige Phase, die aus Propylen, Propan und restlichem Isobutyraldehyd besteht, und eine Gasphase, die auger Propylen und Synthesegas im wesentlichen noch Propan sowie gegebenenfalls restlichen Isobutyraldehyd enthält, aus. Die flüssige Phase, die in jeder der zwei Druckvorlagen anfällt, wird jeweils in einen separaten Druckbehälter gebracht. Lediglich in der ersten Vorlage, die einen Druck von 1 bis 10 bar aufweist, trennt sich Propylen von Isobutyraldehyd quantitativ. In dem der zeiten Druckvorlage nachgeschalteten Druckbehälter hingegen erfolgt nur eine sehr unvollständige Trennung von Propylen, Propan und Synthesegas von den noch vorhandenen Isobutyraldehyd. Dies hat zur Folge, dass nahezu die Hälfte des insgesamt eingesetzten Propylens als Flüssigprodukt anfällt und wegen der starken Verunreinigung mit Isobutyraldehyd entweder in die Spaltungsreaktion zurückgefahren wird oder aber in einer separaten Druckdestillation zu reinigen ist. Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Ab- trennung von Synthesegas, Propan und Propylen aus einem Isobutyraldehyd haltigen Gemisch bereitzustellen, das diese Nachteile uigeht. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, in dem das in den beiden 1Lompressionsstufen flüssig anfallende Produktgemisch aus den Druckvorlagen auf einen gemeinsamen Behälter, der Sei Drücken von 1 bis 10 bar 'De- triebes wird, abgeführt wird, wobei sich in der Vor- lage Propylen, Propan und Synthesegas praktisch quantitativ abtrennen lassen und vor die erste Kompreseionsstufe zurückgegeben werden, wührend flüssig anfallender Isobutyraldehyd wieder zur Spaltungsreaktion eingesetzt wird. Es zeigt sich überraschenderweise. dass es durch die beanspruch- ten Massnahmen gelingt, das gesamte Propylen aus dem bei der katalytlschen Spaltung von Isobutyr aldehyd anfallenden Gemisch abzutrennen, inden in der Sammelvorlage anfallendes Propylen im Kreis gefahren wird. Nach der neuen Arbeitsweise wird das Einsatzgemisch, das unter einem Druck von 1 bis 10 bar anfällt, der Kompression unterworfen, wobei in der ersten Stufe ein Druck von 5 bis 15 bar und in der zweiten Stufe ein solcher von 25 bis 75 bar eingestellt wird. Jedem der beiden Kompressoren ist eine Druckvorlage, die nach dem Prinzip eines abscheiders arbeitet, nachgeschaltet. Die gasförmig anfallenden Reaktionsprodukte aus der ersten Kompressionsstufe werden dem nachfolgenden Kompressor zugeführt, während die Flüssigprodukte aus beiden Druckvorlagen in einer gemeinsamen Sammelvorlage, die unter dem Druck des Einsatzgemisches von 1 bis 10 bar steht, vereinigt werden. Die Auftrennung von bei der katalytischen Spaltung nicht umgesetztem Isobutyraldehyd einerseits sowie Synthesegas, Propan und Propylen als Gasbestandteile anderseits erfolgt praktisch quantitativ, wobei die gasförmigen Komponenten über Kopf vor die Kompression zurückgeleitet werden. Nicht umgesetzter Isobutyraldehyd wird an Boden der Sammelvorlage, die ebenfalls nach dem Prinzip eines Gasabscheiders arbeitet, abgenormen und wieder der Isobutyraldehydspaltung zugeführt. Das im folgenden angegebene Beispiel soll den Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutern. In der Abb. 1 ist das Vergleichsverfahren und in der Abb. 2 das erfindungsgemässe Verfahren schematisch dargestellt. Hierbei bedeuten: Vergleichsverfahren erfindungsgemässes Verfahren 1: Einsatzvorlage 1: Einsatzvorlage 2: Kompressor-l.Stufe 2: Kompressor 1. Stufe 3: Druckvorlage l.Stufe 3: Druckvorlage 1. Stufe 4: Kompressor 2.Stufe 4: Kompressor 2. Stufe 5: Rückflussvorlage 5: gemeinsame Sammelvorlage 6: Druckvorlage 2. Stufe 6: Druckvorlage 2. Stufe 7: Kompressor 3.Stufe 7: Kompressor 3. Stufe 8: Druckvorlage 3.Stufe 8: Druckvorlage 3. Stufe 9: Propylenvorlage Das die Spaltanlage (Spaltreaktor mit nachgeschaltetem Kondensator und Gasabscheider) unter einem Druck von 2 bar verlassende Gasgemisch (16 kg/h; 37,1 Gew.-% C3H6; 7,1 Gew.-% C3H8; 24,5 Gew.-% Isobutyraldehyd; 0,2 Gew.-% H2O; 29,6 Gew.-% CO; 1,6 Gew.-% H2) gelangt nach Vereinigung mit dem Gaskreislauf aus einer Rückflussvorlage (5) über eine Einsatzvorlage (1), an deren Sumpf geringe Mengen Kondensat (0,5 kg/h; 2,4 Gew.-% C3H8; 95,2 Gew.-% Isobutyraldehyd; 2,4 Gew.-% H2O) abgenommen werden, zu Kompressor (2), wo der Druck auf 7 bar erhöht wird. Jede Kompressionsstuze ist mit einem Abscheider und einem vorgeschalteten Kühler (der nicht eingezeichnet ist) zur Abführung der Kompressionswärme ausgerüstet. Bei den nicht beanspruchten Vergleichs verfahren gemäss Abl. 1 werden aus dem in der Bruckvorlage (3) ansfllenken Flüssigprodukt nach Entspannung auf 2 bar in Sumpf der Rückflussvorlage (5) 1,9 kg/h Flüssigprodukt (3 Gew.-% C3H6, C3H9, 96 Gew.-% Isobutyrakdehyd, 1 Gew.-% H2O) aigezegen. Nach dem der Druck den gasfäzigen Gemischen von Abschleider (3) mit dem Kompressor (4) von 7 bar auf 35 bar erhöht worden ist, werden aus dem in Abscheider (G) anfallenden Flüssigprodukt nach Entspannung auf 15 bar in der Propylenvorlage (9) 5,1 kg/h Flüssigpropylen (50,9 Gew.-% C3H6, 9,7 Gew.-% C3H8, 1,2 Gew.-% CO, 0,1 Gew.-% H2, 32,1 Gew.-% Isobutyraldehyd) abgeschieden und 1,8 kg/h Abgas (32,3 Vol.% C3H6, 5,9 Vol.% C3H8, 35,8 Vol.% CO, 25,5 Vol.% H2, 0,5 Vol.% Isobutyraldehyd) erhalten. Ausserdem fallen als gasförmiges Gemisch aus Abscheider (6) nach Kompression mit den Kompressor (7) von 35 bar auf 290 bar 7,1 kg/h (16,1 Vol.% C3H6, 3,6 Vol.% C3H8, 44,4 Vol.% CO, 35,7 Vol.% H2, 0,2 Vol.% Isobutyr- aldehyd) an. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren (Abb. 2) werden aus den im Abscheider (3) und im Abscheider (6) anfallenden Flüssigprodukten nach Entspannung auf 2 bar im Sumpf der Rückflüssvorlage (5) 3,6 kg/h Flüssigprodukt (95,7 Gew.-% Isobutyraldehyd, 3,3 Gew.-% C3H6 + C3H8, 1,5 H2O) abgezogen. Als gasförmiges Gemisch aus Abscheiden (6) fallen nach Kompression mit dem Kompres- sor (7) von 35 bar auf 290 bar 12,2 kg/h (30 Vol.% C3H6, 5,4 Vol.% C3H8, 35,9 Vol.% CO, 28,5 Vol.% H2, 0,2 Vol.% Isobutyraldehyd) an.

Claims: Patentanspruch Verfahren zur Abtrennung von Propylen und Synthesegas aus einem aldehydhaltigem Gemisch, das durch katalytische Spaltung von Isobutyraldehyd gebildet wird, durch stufenweise Kompression, dadurch gekennzeich- net, dass das aldehydhaltige Gasgemisch mit einen Druck von l - 10 bar lin einer ersten Kompressionsstufe auf 5 - 15 bar und in einer zweiten Kompressionsstufe auf einen Druck von 25 - 75 bar gebracht wird, das komprimierte Produktgemisch in einer Druckvorlage in gasförmige und flüssige Produktbestandteile getrennt wird, wobei die Flüssigprodukte beider Druckvorlagen in einer gemeinsamen Sammelvor- lage, die unter den Druck des Linsatzgenisches steht, vereinigt werden und dort der bei der Spaltwnr nicht umgesetzte Isobutyraldehyd quantitativ abgetrennt wird, indem die gasförmigen Bestandteile den hin- satzmaterial zugeführt werden.

Inventors: CORNILS, BOY, DR. DIPL.-CHEM., DIEKHAUS, GERHARD, DR. DIPL.-CHEM., KONKOL, WERNER, DR. DIPL.-CHEM., WIEBUS, ERNST
Applicants: RUHRCHEMIE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: C07C11
IPC codes: C01B3, C07C7