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DE2519088C3 - Low pressure process for the production of butynediol and propargyl alcohol - Google Patents

Low pressure process for the production of butynediol and propargyl alcohol

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Publication number
DE2519088C3
DE2519088C3 DE19752519088 DE2519088A DE2519088C3 DE 2519088 C3 DE2519088 C3 DE 2519088C3 DE 19752519088 DE19752519088 DE 19752519088 DE 2519088 A DE2519088 A DE 2519088A DE 2519088 C3 DE2519088 C3 DE 2519088C3
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DE
Germany
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catalyst
acetylene
copper
formaldehyde
reaction
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Expired
Application number
DE19752519088
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German (de)
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DE2519088B2 (en
DE2519088A1 (en
Inventor
Eugene Victor Wayne N.J. Hort (V.St.A.)
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GAF Corp
Original Assignee
GAF Corp
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Publication date
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Publication of DE2519088A1 publication Critical patent/DE2519088A1/en
Publication of DE2519088B2 publication Critical patent/DE2519088B2/en
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Publication of DE2519088C3 publication Critical patent/DE2519088C3/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C33/00Unsaturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C33/04Acyclic alcohols with carbon-to-carbon triple bonds
    • C07C33/042Acyclic alcohols with carbon-to-carbon triple bonds with only one triple bond
    • C07C33/044Alkynediols
    • C07C33/046Butynediols

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

Description

Alkinole werden in der Regel nach bekannten Verfahren hergestellt, wie sie in den USA-Patentschriften 22 32 867, 23 00 969, 24 87 069, 27 12 560, 27 68 215, 08 140, 32 94 849 und 35 60 576 beschrieben werden, nämlich durch Umsetzung von Aldehyden oder Ketonen mit einem acetylenischen Kohlenwasserstoff der allgemeinen Formel R-C = CH, worin R ein Wasserstoffatom oder den Rest eines Kohlenwasserstoffs, z. B. einen Methyl-, Vinyl- oder Phenylrest, bedeutet. Das Acetylen oder der Acetylenkohlenwasserstoff wird in die Reaktion in Form eines Gases eingeführt, während der Aldehyd oder das Keton unter den Reaktionsbedingungen Flüssigkeiten darstellen oder in einem flüssigen Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel vorliegen können.Alkynols are usually prepared by known processes such as those in the United States patents 22 32 867, 23 00 969, 24 87 069, 27 12 560, 27 68 215, 08 140, 32 94 849 and 35 60 576 are described, namely by reacting aldehydes or ketones with an acetylenic hydrocarbon of the general formula R-C = CH, where R is a hydrogen atom or the remainder of a hydrocarbon, z. B. a methyl, vinyl or phenyl radical means. The acetylene or the acetylene hydrocarbon is introduced into the reaction in the form of a gas, while the aldehyde or the ketone is taking the reaction conditions represent liquids or in a liquid solvent or diluent may exist.

Die Reaktion läuft bekanntlich bei mäßig erhöhten Temperaturen von 50 bis 1500C bei atmosphärischen Drücken ab. Drücke von 2 bis 30 atm werden in der Regel vorgeschlagen. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß ein geeigneter Druck für komprimiertes gasförmiges Acetylen ein solcher von unter 10 atm ist, wenn eine sorgfältige Steuerung der Temperatur erfolgt. Selbst bei diesen Drücken wurde jedoch das Acetylengas mit inerten Gasen oder Dämpfen, z. B. Stickstoff-, Wasserstoff- oder Kohlendioxidgas, verdünnt, um clic Gefahr heftiger Zersetzungen zu vermindern. Diese Hochdruckreaktionen haben jedoch noch immer ihre durch Sicherheitsfaktoren bedingten Beschränkungen.As is known, the reaction takes place at moderately elevated temperatures of 50 to 150 ° C. at atmospheric pressures. Pressures from 2 to 30 atm are usually suggested. Experience has shown, however, that a suitable pressure for compressed gaseous acetylene is less than 10 atmospheres when careful control of the temperature is used. Even at these pressures, however, the acetylene gas was combined with inert gases or vapors, e.g. B. nitrogen, hydrogen or carbon dioxide gas, diluted to reduce the risk of violent decomposition. However, these high pressure reactions still have their limitations due to safety factors.

Die angegebenen Äthinylierungsreaktionen bedienen sich in der Regel irgendeines Kupfer(l)-acetylidkatalysators, der aus Kupferverbindungen des verschiedensten Typs erzeugt oder aktiviert werden kann. Diese Äthinylierungsreaktjonen wurden unter Verwendung des Katalysators, der Trägermittel enthielt oder frei von Trägermittel war, durchgeführtThe ethynylation reactions indicated use any copper (l) acetylide catalyst, which can be generated or activated from copper compounds of various types. These Ethynylation reactions were carried out using the catalyst containing or free of carrier agents Carrier was carried out

Diese bekannten Katalysatoren erwiesen sich von sich aus oftmals als leicht explosiv, schwer filtrierbar undThese known catalysts often turned out to be easily explosive and difficult to filter

ίο übermäßig aktiv in der unerwünschten Katalyse der Cuprenbildung. Sie werden daher oftmals zusammen mit Wismutverbindungen in Hochdrucksystemen verwendet, um diese Cuprenbildung minimal zu halten. Trägermittel enthaltende Katalysatoren wurden in derartigen Hochdrucksystemen ebenfalls angewandt zum Beispiel solche, die mit einer Lösung von Wismut- und Kupfernitraten imprägniert, getrocknet und kalziniert wurden zur Herstellung des Metalloxids, und das Kupferoxid wurde sodann in der Äthinylierungsreaktion in situ in ein Acetylid umgewandelt Der Hauptnachteil dieser Reaktionen liegt darin begründet daß Butindiol nicht rasch genug gebildet wird und die Ausbeute an Butindio! pro Gramm Katalysator vergleichsweise gering ist.ίο overly active in the undesirable catalysis of the Cupra formation. They are therefore often used together with bismuth compounds in high pressure systems, in order to keep this cupra formation to a minimum. Catalysts containing carrier agents have been disclosed in such high-pressure systems are also used, for example, those with a solution of bismuth and copper nitrates were impregnated, dried and calcined to produce the metal oxide, and that Copper oxide was then converted to an acetylide in situ in the ethynylation reaction. The main disadvantage This reaction is due to the fact that butynediol is not formed quickly enough and the yield is reduced Butindio! per gram of catalyst is comparatively low.

Um niedrige Äthinylierungs-Betriebskosten zu erzielen, wurde es in der Regel vorgezogen, den trägermittelhaltigen Katalysator in Form von Pellets in einem Festbett-Pfropffließverfahren zu verwenden, verdünnten wäßrigen Formaldehyd einzuspeisen und Acetyleneinspritzung an mehreren Stellen bei vergleichweise hohem Druck anzuwenden, so daß überschüssiger Formaldehyd verbraucht und dasjenige Ausmaß, das eine Destillation erforderlich macht, um ein Produkt der notwendigen Reinheit zu erzielen, minimal gehalten wurde. Ein unerwünschter Gesichtspunkt dieser Ausführungsform waren jedoch die hohen Ausgangskosten der dazu erforderlichen Reaktoren, die in solcher Weise ausgestaltet sein mußten, daß sie nicht nur den normalen Acetylen-Betriebsdrücken von bis zu 26 atm, sondernIn order to achieve low ethynylation operating costs, it has generally been preferred to use the vehicle-containing one To use catalyst in the form of pellets in a fixed bed plug flow process, diluted Feeding aqueous formaldehyde and injecting acetylene at several points at comparatively apply high pressure so that excess formaldehyde is consumed and to the extent that requires distillation to achieve a product of the necessary purity, kept to a minimum became. However, an undesirable aspect of this embodiment was the high initial cost of the necessary reactors, which had to be designed in such a way that they not only operate the normal Acetylene operating pressures of up to 26 atm, rather

4(i auch den höheren Drücken widerstehen, die bis zu 20fach größer sind als der Normaldruck und bei der bei hohen Drücken gelegentlich erfolgenden Acetylenzersetzung mit auftreten.4 (i also withstand the higher pressures, up to 20 times greater than normal pressure and with the acetylene decomposition which occurs occasionally at high pressures with occur.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, derartigeIt has also been suggested that such

■r, trägermittelhaltige Katalysatoren in Form von Aufschlämmungen in unter kontinuierlichem Rühren erfolgenden Reaktionen zu verwenden. In derartigen Systemen erwies es sich bisher jedoch nicht nur als notwendig, den Katalysator in kurzzeitigen Intervallen■ r, supported catalysts in the form of slurries to be used in reactions taking place with continuous stirring. In such In systems, however, it has so far not only proven necessary to switch the catalyst on at short-term intervals

ίο zu entfernen und zu reinigen, sondern es erwies sich darüber hinaus trotz kontinuierlicher vollständiger Katalysatorreinigung und -rezyklisierung als notwendig, bei vergleichsweise niedrigen Formaldehyd-Konversionsraten und relativ hohen Acetylendrücken zuίο to remove and clean, but it turned out in addition, despite continuous complete catalyst cleaning and recycling as necessary, at comparatively low formaldehyde conversion rates and relatively high acetylene pressures

•μ arbeiten, um wenigstens annähernd akzeptable Raum/ Zeitausbeuten zu erzielen. Es war bisher nicht möglich, gleichzeitig den trägermittelhaltigen Katalysator zu erzeugen und Butindiol in einem ökonomischen Niederdrucksystem herzustellen (verwiesen sei auf 52• μ work to create at least approximately acceptable space / To achieve time yields. Up to now it has not been possible to add the catalyst containing the carrier at the same time and produce butynediol in an economical low-pressure system (reference is made to 52

mi Chem. Abstract 252, 1693 und 44 Khim. Prom. Nr. 12, 885-87, 1968). Wo derartige Niederdrucksysteme angewandt wurden, waren Ausbeute und Reinheit des Verfahrensproduktes nicht ausreichend, um die kommerzielle Verwendung eines derartigen Systems zumi Chem. Abstract 252, 1693 and 44 Khim. Prom. No. 12, 885-87, 1968). Where such low pressure systems were used, the yield and purity of the Process product is not sufficient for the commercial use of such a system

hi rechtfertigen. Derartige Verfahren erforderten bisher höhere Betriebskosten als Festbett-Pfropfflieüverfahren wegen der höheren Kosten für die Produktabtrenniing und trugen wenig zur Kostenersparnis bei wegenhi justify. Such procedures have hitherto been required higher operating costs than fixed bed plug flow processes because of the higher cost of product separation and contributed little to cost savings because of

der relativ schlechten Reaktionsrate und geringen Katalysator-Lebensdauer,the relatively poor reaction rate and short catalyst life,

In der Regel zeigte es sich, daß aktive Acetylidkatalysatoren, die aus Kupfer(I)-verbindungen oder aus Kupfer(H)-verbindungen in solcher Weise hergestellt waren, daß ein wesentlicher Anteil der Kupfer(II)-verbindung vor der Bildung des Acetylids zu Kupfer(I) reduziert wurde, ein zu niedriges Kohlenstoff/Kupfer-Verhältnis zu haben pflegen, wobei sie in diesem Zustand als kleine, klebrige, vergleichsweise explosive Partikeln beschrieben werden, die gewöhnlich wesentliche Mengen an metallischem Kupfer enthalten. Außerdem wurde in der Fachliteratur darauf hingewiesen, daß gebildete Kupfer(I)-acetylidkatalysatoren eine unzureichende Gesamtoberfläche haben und demzufolge bei der Herstellung des Alkinols nicht sehr wirksam sind, wenn sie aus Kupfer(II)-verbindungen unter einem Acetylen-Partialdruck von über 2 atm oder in Abwesenheit von Formaldehyd, oder in Gegenwart einer von Haus aus unausgeglichenen Menge an Acetylen oder Formaldehyd, oder aus Kupfer(n)-verbindungen, die sehr stark löslich oder In einem Medium, in welchem das Kupfer zur Auflösung neigt, dispergiert sind, hergestellt sind.As a rule it was found that active acetylide catalysts, those made from copper (I) compounds or from copper (H) compounds in such a way were that a substantial proportion of the copper (II) compound before the formation of the acetylide to copper (I) has been reduced to have a too low carbon / copper ratio, being in this Condition can be described as small, sticky, comparatively explosive particles that are usually substantial Contains amounts of metallic copper. In addition, it was pointed out in the specialist literature that that formed copper (I) acetylide catalysts have an insufficient total surface area and consequently are not very effective in making the alkynol if they are made from cupric compounds under one Acetylene partial pressure of over 2 atm or in the absence of formaldehyde, or in the presence of one of House made from unbalanced amount of acetylene or formaldehyde, or from copper (n) compounds that very soluble or in a medium in which the Copper tends to dissolve, are dispersed, produced are.

In der Literatur (vgl. z. B. USA-Patentschrift 35 60 576) heißt es, daß ein Katalysator auf der Basis von Kupfercarbonat oder bestimmten anderen unlöslichen Kupferverbindungen die aufgezeigten Schwierigkeiten überwindet. Es konnte jedoch gezeigt werden, daß ein Katalysator sehr empfindlich ist und permanent jo Aktivität verliert bei einem Unterangebot von entweder Formaldehyd oder Acetylen und, wie weiter unten angegeben, leicht detonieren kann bei Erhitzen desselben auf 162°C. In völligem Gegensatz hierzu wird der erfindungsgemäß verwendbare Kaialysator durch ein derartiges Unterangebot nicht permanent geschädigt und kann unter keinen Umständen zu. Detonation gebracht werden.In the literature (cf. z. B. USA Patent 35 60 576) it is said that a catalyst based on Copper carbonate or certain other insoluble copper compounds the difficulties identified overcomes. However, it has been shown that a catalyst is very sensitive and permanent Activity loses with a shortage of either formaldehyde or acetylene and, as below stated, can easily detonate when heated to 162 ° C. In complete contrast to this, will the inventive Kaialysator is not permanently damaged by such a shortage and under no circumstances can. Detonated.

Die Erfindung betrifft ein Niederdruckverfahren zur Herstellung von Butindiol und Propargylalkohol, bei welchem Formaldehyd mit Acetylen bei einer Temperatur von 60 bis 120°C in Anwesenheit eines Äthinylierungskatalysators umgesetzt wird, der wahlweise Wismut enthalten kann, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren bei einem Druck unter etwa 2 at Acetylenteildruck in einem wäßrigen Medium unter Rühren in Anwesenheit einer Aufschlämmung des Katalysators durchgeführt wird, der aus einem wasserunlöslichen Cuproacetylidpulver mit etwa 5 — 20 Gew.-% Kupfer, 0 bis etwa 3 Gew.-°/o Wismut auf einem Magnesiumsilicat als Träger besteht.The invention relates to a low pressure process for the production of butynediol and propargyl alcohol which formaldehyde with acetylene at a temperature of 60 to 120 ° C in the presence of an ethynylation catalyst is implemented, which may optionally contain bismuth, which is characterized is that the process takes place at a pressure below about 2 at partial acetylene pressure in an aqueous medium Stirring is carried out in the presence of a slurry of the catalyst consisting of a water-insoluble Cuproacetylide powder with about 5-20 wt% copper, 0 to about 3 wt% bismuth on one Magnesium silicate exists as a carrier.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Reaktionstemperatur etwa 70 bis 120° C.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the reaction temperature is about 70 to 120 ° C.

Das erfindungsgemäße Äthinylierungsverfahren ist « chargenweise oder kontinuierlich durchführbar, wobei im letzteren Falle vorzugsweise die Carbonylverbindung und üas Acetylen gleichzeitig und kontinuierlich beim angegebenen Druck in Kontakt gebracht werden mit dem angegebenen Katalysator in Form einer &o Aufschlämmung in einem wäßrigen Medium unter Durchführung einer unter kontinuierlichem Rühren erfolgenden Umsetzung bei der angegebenen Temperatur. Sowohl die Erzeugung des Katalysators als auch die Synthese des Alkinols kann kontinuierlich und glcichzci- hi tig erfolgen. Alternativ kann jedoch zuerst in einer separaten Reaktionszone der Katalysator erzeugt und dieser dann in die Äthinylierungs-Reaktionszone eingebracht werden, worauf dann die angegebene Umsetzung durchgeführt werden kann. Als weitere wahlweise Ausführungsform jeder der beiden genannten Verfahren kann der erzeugte Katalysator (ganz gleich, welche Bildungsart angewandt wurde) so lange verwendet werden, bis seine Aktivität unter ein gewünschtes Niveau abfällt, wobei dann zu diesem Zeitpunkt der Katalysator durch frischen Katalysator ersetzt werden kann entweder durch vollständige Entfernung des ersteren oder durch Abziehen von Teilen desselben, die entweder kontinuierlich oder intermittierend entfernt werden, bei gleichzeitiger Zugabe von frischem Katalysator, der nicht regeneriert oder separat regeneriert sein kann, zum Reaktionsmedium unter Aufrechterhaltung des Aktivitätsniveaus.The ethynylation process according to the invention can be carried out batchwise or continuously, with in the latter case preferably the carbonyl compound and acetylene simultaneously and continuously are brought into contact at the specified pressure with the specified catalyst in the form of a & o Slurry in an aqueous medium while performing one with continuous stirring taking place reaction at the specified temperature. Both the generation of the catalyst and the The synthesis of the alkynol can take place continuously and simultaneously. Alternatively, however, first in a separate reaction zone, the catalyst is generated and this is then introduced into the ethynylation reaction zone whereupon the specified reaction can be carried out. As another optional Embodiment of each of the two methods mentioned the catalyst produced (regardless of the type of formation used) can be used for so long until its activity drops below a desired level, at which point the Catalyst can be replaced by fresh catalyst either by complete removal of the the former or by peeling off parts of the same, either continuously or intermittently with simultaneous addition of fresh catalyst that does not regenerate or regenerates separately can be, to the reaction medium while maintaining the level of activity.

Die Reduktion der Kupfer\II)-verbindung und die anschließend erfolgende Herstellung des Butindiols können im selben Reaktor durchgeführt werden, wodurch erreicht werden kann, daß sowohl die Erzeugung des Katalysators als auch des Alkinolprodukts jederzeit kontinuierlich und gleichzeitig erfolgt.The reduction of the copper (II) compound and the subsequent production of the butynediol can be carried out in the same reactor, whereby it can be achieved that both the The catalyst and the alkynol product are generated continuously and simultaneously at all times.

Die Synthese wird mit dem Katalysator, der auf einem inerten pulverförmigen Trägermittel, z. B. Magnesiumsilicat, Siliciumdioxid oder Kohlenstoff-Aluminiumoxid, vorzugsweise Magnesiumsilicat, aufgebracht ist, bei Atmosphärendruck unter völliger Sicherheit, da jede Tendenz zur Explosion des Katalysators durch das inerte Trägermittel verhindert ist, durchgeführt. Der Träger kann aus Magnesiuinsilicat mit einem Schüttgewicht von etwa 0,2 bis 1,0 g/cm3 in Pulverform bestehen, dieser wird mit einer Lösung von Kupfersalz (das gegebenenfalls mit einer Wismutverbindung versetzt ist, welche als ein Inhibitor für die Polymerisation von Acetylen durch Kupfermetall wirkt) getränkt. Das Gemisch wird erhitzt, um flüchtige Anteile zu verjagen und um die Salze in die Kupfer(II)-vorläuferverbindung des aktiven Katalysators umzuwandeln. Der auf diese Weise erhaltene Katalysator passiert ein Sieb mit 10 bis 300 Öffnungen pro Zoll GeflechtThe synthesis is carried out with the catalyst supported on an inert powdery carrier, e.g. B. magnesium silicate, silicon dioxide or carbon-aluminum oxide, preferably magnesium silicate, is applied, at atmospheric pressure with complete safety, since any tendency to explosion of the catalyst is prevented by the inert carrier. The carrier can consist of magnesium silicate with a bulk density of about 0.2 to 1.0 g / cm 3 in powder form, this is mixed with a solution of copper salt (which is optionally mixed with a bismuth compound, which acts as an inhibitor for the polymerization of acetylene acts through copper metal) soaked. The mixture is heated to drive off volatile components and to convert the salts into the copper (II) precursor compound of the active catalyst. The catalyst obtained in this way passes through a sieve with 10 to 300 openings per inch of mesh

Wiederholte Tests haben gezeigt, daß der erfindungsgemäße pulverförmige Katalysator auf d.;r Basis von Kupfer imprägniertem Magnesiumsilicat weder zur Detonation gebracht noch verbrannt werden kann, ganz im Gegensatz zu den meisten bekannten derartigen kupferhaltigen Katalysatoren.Repeated tests have shown that the powdery catalyst according to the invention is based on Copper-impregnated magnesium silicate can neither be detonated nor burned, entirely in contrast to most known such copper-containing catalysts.

Wiederholte Wasserwaschungen haben gezeigt, daß Kupfer aus dem imprägnierten Träger nicht herausgewaschen wird im Gegensatz zu Trägermitteln wie Bimsstein und Kieselgur, aus denen nach erfolgter Imprägnierung das gesamte Kupfer durch Auswaschen mit Wasser entfernt werden kann. Es wird daher angenommen, daß eine »chemische Wechselwirkung« zwischen dem Kupfer und dem Molekülgitter des Magnesiumsilicats stattfindet, die für die Tatsache verantwortlich ist, daß die Aktivität des erfindungsgemäß verwendbaren Katalysators die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in ökonomischen Reaktionsraten bei niedrigen Acetylendrücken ermöglicht, wobei noch der Vorteil erzielt wird, daß sich weder das Acetylen spontan zersetzen noch der Katalysator detonieren kann, ganz im Gegensatz zu den Gegebenheiten des Standes der Technik. Es wird angenommen, daß diese Wechselwirkung auch für die lange Lebensdauer des Ka<alysators verantwortlich ist.Repeated water washes have shown that copper does not wash out of the impregnated carrier is in contrast to carrier materials such as pumice stone and kieselguhr, which are made up after Impregnation all copper can be removed by washing it out with water. It will therefore assumed that a "chemical interaction" between the copper and the molecular lattice of the Magnesium silicate takes place, which is responsible for the fact that the activity of the invention usable catalyst to carry out the process according to the invention in economic reaction rates at low acetylene pressures, with the advantage that neither the Acetylene can decompose spontaneously nor the catalyst can detonate, in complete contrast to the circumstances of the state of the art. It is assumed that this interaction is also responsible for the long service life of the analyzer is responsible.

In der Regel enthält der erfindungsgemäß verwendbare Katalysator etwa 5 bis 20%, vorzugsweise etwii 10 bis 15% Kupfer, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. Vorliegen können ferner bis zu 3%,As a rule, contains that which can be used according to the invention Catalyst about 5 to 20%, preferably about 10 up to 15% copper, based on the total weight of the catalyst. This can also be up to 3%,

vorzugsweise 2 bis 2,8% Wismut, Kupfer kann bestimmt werden durch Abbau des Katalysators, z. B, mit konzentrierter HCI, und Analyse der erhaltenen Lösung nach Standardmethoden der quantitativen Analyse. In der Regel enthält der nicht entwickelte Katalysator etwa 5 bis 15% Kupfer, bezogen auf das Gesamtgewicht Während des Gebrauchs pflegt sich der prozentuelle Kupfergehalt zu erhöhen, da sich das Magnesiumsilicat-Trägermittel teilweise auflöst unter Freigabe frischer Katalysatorflächen. Der erfindungsgemäß verwendbare Katalysator wird vorzugsweise durch Einführung des Acetylens in das Formaldehyd/Katalysator-Reaktionsmedium gebildetpreferably 2 to 2.8% bismuth, copper can be determined are by degradation of the catalyst, z. B, with concentrated HCI, and analysis of the solution obtained according to standard methods of quantitative analysis. Usually contains the undeveloped catalyst about 5 to 15% copper, based on the total weight. During use, the percent copper content as the magnesium silicate carrier partially dissolves underneath Release of fresh catalyst surfaces. The catalyst which can be used according to the invention is preferably through Introduction of the acetylene into the formaldehyde / catalyst reaction medium educated

Wie bereits erwähnt, wird bei der Erzeugung des Katalysators die Kupfer(ll)-vorläuferverbindung in situ der gleichzeitigen Einwirkung der Reaktionskomponenten beim erforderlichen Druck in einem praktisch wäßrigen Medium bei einer Temperatur von etwa 60 bis 120° C unterworfen. Bei Temperaturen außerhalb des angegebenen Bereichs oder in stark basischen oder sauren Medien oder bei Acetylen-Partialdrücken von über 2 atm oder bei praktischer Abwesenheit von entweder Formaldehyd oder Acetylen -verden in der Regel mäßige Katalysatoren erhalten. Die Katalysatorbildungstemperatur beträgt vorzugsweise 60 bis 120° C. Der pH-Wert des wäßrigen Mediums liegt im Bereich von 3 bis 10, vorzugsweise von 5 bis 6. Die Konzentration an Formaldehyd im wäßrigen Medium beträgt in der Regel 5 bis 60 Gew.-%, in vorteilhafter Weise mindestens 10 und vorzugsweise 30 bis 40 Gew.-%, zu Beginn der Reaktion.As already mentioned, in the creation of the catalyst, the copper (II) precursor compound is in situ the simultaneous action of the reaction components at the required pressure in one practical aqueous medium at a temperature of about 60 to 120 ° C subjected. At temperatures outside the specified range or in strongly basic or acidic media or at acetylene partial pressures of above 2 atm or in the practical absence of either formaldehyde or acetylene -verden in the Regular catalysts obtained. The catalyst formation temperature is preferably 60 to 120 ° C. The pH of the aqueous medium is in the range from 3 to 10, preferably from 5 to 6. Die The concentration of formaldehyde in the aqueous medium is generally from 5 to 60% by weight, which is more advantageous Way at least 10 and preferably 30 to 40 wt .-%, at the beginning of the reaction.

In der Regel liegt der Partialdruck des Acetylens über dem wäßrigen Medium im Bereich von 0,1 bis 1,? ?.tm, vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 1,5 atm.As a rule, the partial pressure of the acetylene above the aqueous medium is in the range from 0.1 to 1.0. ? .tm, preferably in the range of 0.4 to 1.5 atm.

Bei der Durchführung der Katalysatorbildung kann Stickstoff oder ein anderes praktisch inertes Gas, z. B. Methan oder Kohlendioxid, vorliegen, ebenso wie die üblichen Komponenten an rohem Acetylen, z. B. Methylacetylen und Äthylen. Sauerstoff wird vorzugsweise aus Sicherheitsgründen ausgeschaltet. Bei kleinen Katalyatoransätzen kann die mit Trägermittel versehene Kupfer(ll)-vorläuferverbindung in einer kalten neutralen Formaldehydlösung aufgeschlämmt werden, und das Acetylen kann eingeführt werden, während die Aufschlämmung erhitzt wird. Entsprechende Ergebnisse werden erhalten, wenn die Katalysatoraufschlämmung mit Formaldehyd bei einer nicht zu hohen Temperatur, z. B. 70°C, mehrere Stunden lang erhitzt wird vor Einführung des Acetylens. Bei größeren Ansätzen kann es sich als besonders vorteilhaft erweisen, die Kupfer(II)-vorläuferverMndung portionsweise in eine heiße neutrale Formaldehydlösung unter Acetylendruck einzufüllen. Bei der wäßrigen Lösung kann es sich vorteilhafterweise um einen Strom handeln, der Propargylalkohol und/oder Butindiol enthält, z. B. um einen Rezyklisierungsstrom.In carrying out the catalyst formation, nitrogen or another practically inert gas, e.g. B. Methane or carbon dioxide are present, as are the usual components of crude acetylene, e.g. B. Methyl acetylene and ethylene. Oxygen is preferably turned off for safety reasons. With small ones The copper (II) precursor compound provided with a carrier can be used in a cold catalyst approaches neutral formaldehyde solution can be slurried, and the acetylene can be introduced during the Slurry is heated. Similar results are obtained when the catalyst slurry with formaldehyde at a not too high temperature, e.g. B. 70 ° C, heated for several hours before Introduction of acetylene. In the case of larger batches, it can be particularly advantageous to use the copper (II) precursor compound Pour in portions into a hot, neutral formaldehyde solution under acetylene pressure. The aqueous solution can advantageously be a stream which Contains propargyl alcohol and / or butynediol, e.g. B. a recycling stream.

Die Katalysatorbildungsreaktion wird vorzugsweise so lange fortgesetzt, bis das zweiwertige Kupfer praktisch vollständig in die Kupfer(I)-form umgewandelt ist, was bei Verwendung der bevorzugten Kupfer(II)-vorläuferverbindungen in der Regel 4 bis 48 Stunden erfordert, worauf die gesamte Vorläuferverbindung unter den angegebenen Bedingungen in Kontakt gebracht wurde. Als besonders vorteilhaft erweist es sich ferner, die angegebenen Bedingungen in bezug auf Temperatur, pH-Wert und Acetylen/Formaldehyd-Konzentrationjgleichgewicht und -bereich während der gesamten Kntalysntorerzeugung aufrechtzuerhalten.The catalyst formation reaction is preferably continued until the divalent copper is practically completely converted into the copper (I) form, which is when the preferred Copper (II) precursors typically require 4 to 48 hours, after which the entire precursor compound is in contact under the specified conditions was brought. It also proves to be particularly advantageous to use the specified conditions in relation to Temperature, pH and acetylene / formaldehyde concentration equilibrium and range to be maintained throughout the entire analysis process.

Abweichungen von den angegebenen Bedingungen während des Verlaufs der Bildungsreaktion können jedoch toleriert werden, da die Umsetzung gegenüber kleineren Änderungen in den Betriebsbedingungen vergleichsweise unempfindlich istDeviations from the specified conditions can occur during the course of the formation reaction however, to be tolerated as the implementation faced minor changes in operating conditions is comparatively insensitive

Der pH-Wert des wäßrigen Mediums nimmt bei fortschreitender Reaktion normalerweise ab mit einer Geschwindigkeit und bis zu einem Ausmaß, die in der Regel um so größer sind, je höher die anfänglicheAs the reaction proceeds, the pH of the aqueous medium normally decreases with a Speed, and to an extent that is usually greater, the higher the initial one

ίο Azidität des Reaktionsmediums und ebenso die Reaktionstemperatur sind. Der pH-Wert kann daher, und vorzugsweise wird er auch, gesteuert bis zu einem gewissen Grade durch Beginnen bei den bevorzugten Anfangs-pH-Werten von 3 bis 10 und bis zu einem gewissen Grade durch Arbeiten im bevorzugten Temperaturbereich von 60 bis 120° C. Eine zusätzliche Steuerung kann erfolgen durch Zugabe geringer Mengen an Säureakzeptor, z. B. Natriumacetat, bei fortschreitender Reaktion. Eine weitere Steuerung kann dadurch erfolgen, daß die Katalysatorbildung unter kontinuierlichem Rühren durchgeführt wird unter kontinuierlicher Einführung vdn frischer neutraler Formaldehydlösung in eine gerüitrte Reaktionszone (wobei gewünschtenfalls ein saurer Abfluß von den kupferhaltigen Partikeln abfiltriert werden kann) bei Fortschreiten der Reaktion, wobei die ganze Zeit über dtf Acetylen-Partialdruck aufrechterhalten wird.ίο acidity of the reaction medium and also the Are reaction temperature. The pH can therefore, and preferably is also, controlled up to one to some extent by starting at the preferred initial pH values of 3 to 10 and up to one to a certain extent by working in the preferred temperature range of 60 to 120 ° C. An additional Control can be done by adding small amounts of acid acceptor, e.g. B. sodium acetate progressive reaction. A further control can take place in that the catalyst formation under continuous stirring is carried out with continuous introduction of fresh neutral Formaldehyde solution in a stirred reaction zone (with an acidic drainage from the copper-containing particles can be filtered off) as the reaction progresses, with all the time dtf acetylene partial pressure is maintained.

Die Äthinylierungsreaktion als solche umfaßt das Inkontaktbringen der Reaktionskomponenten beiAs such, the ethynylation reaction involves contacting the reaction components

3d einem Partialdruck von nicht mehr als etwa 1,9 atm mit einer wäßrigen Aufschlämmung des angegebenen Katalysators in einer unter kontinuierlichem Rühren erfolgenden Reaktion bei 80 bis 120° C. Der Formaldehyd und das Acetylen werden vorzugsweise kontinuier-Hch in die Reaktionszone eingespeist wo sie in die und vorzugsweise unter die Oberfläche der wäßrigen Katalysatoraufschlämmung eingeführt werden, und in diese durch kräftiges Rühren sorgfältig eingemischt, worauf der Abfluß kontinuierlich abgezogen wird.3d with a partial pressure of no more than about 1.9 atm an aqueous slurry of the specified catalyst in one with continuous stirring reaction takes place at 80 to 120 ° C. The formaldehyde and acetylene are preferably continuously Hch fed into the reaction zone where they enter and preferably below the surface of the aqueous Catalyst slurry are introduced and carefully mixed into this by vigorous stirring, whereupon the drain is continuously withdrawn.

Die Reaktionstemperatur für die Äihynilierung beträgt zweckmäßigerweise 60 bis 120°C, vorteilhafterweise 80 bis 115° C und vorzugsweise 85 bis 110° C. Vorteilhafterweise liegt der pH-Wert des Reaktionsgemisches im Bereich von 3 bis 10, vorzugsweise von 4,5 bis 7, und kann durch Ionenaustauscher oder Säureakzeptorbehandlung der kontinuierlichen Beschickung oder durch Zugabe eines geeigneten Puffermittels aufrechterhalten werden.The reaction temperature for the synthesis is expediently 60 to 120 ° C., advantageously 80 to 115 ° C and preferably 85 to 110 ° C. The pH of the reaction mixture is advantageously in the range from 3 to 10, preferably from 4.5 to 7, and can be ion-exchanged or acid acceptor treatment of the continuous feed or maintained by adding a suitable buffering agent.

Die Formaldehydkonzentration im flüssigen Medium im Kontakt mit dem aufgeschlämmten Katalysator beträgt im Laufe der Äthinylierungsreaktion in der Regel 0,5 bis 60%, in vorteilhafter Weise mindestens 0,5 bis 37%, unter Dauerzustandsbedingungen. Der Acetylen-Partialdruck ist in der Regel mindestens 0,5 atm. In vorteilhafter Weise liegt der Acetylen-Partialdruck im Bereich von 0,4 bis 1,9 atm. Vorzugsweise beträgt der Acetylen-Pariialdruck über dem wäßrigen Medium 0,5 bis 1,5 atm, und der Katalysator liegt in Mengen von etwa 1 bis 20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile wäßriges Medium vor. Für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens kann, in praktischer Abwesenheit von Fremdgasen, der Acetylen-Partialdruck als der Gesamtdruck minus dem absoluten Druck von Wasser und Formaldehyd bei der Reaktionstemperatur angeiiom-The formaldehyde concentration in the liquid medium in contact with the suspended catalyst is generally 0.5 to 60%, advantageously at least 0.5, in the course of the ethynylation reaction up to 37%, under steady state conditions. The acetylene partial pressure is usually at least 0.5 atm. The acetylene partial pressure is advantageously im Range from 0.4 to 1.9 atm. The acetylene parial pressure above the aqueous medium is preferably 0.5 to 1.5 atm and the catalyst is in amounts of about 1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of aqueous Medium before. For the purposes of the method according to the invention, in the practical absence of Foreign gases, the partial pressure of acetylene as the total pressure minus the absolute pressure of water and Formaldehyde at the reaction temperature

bj men werden.be bj men.

Wie bei der Katalysatorbildung kann rohes Acetylen verwendet werden, doch sollte dieses aus Sicherheitsgründen vorzugsweise praktisch frei von SauerstoffAs with catalyst formation, crude acetylene can be used, but this should be used for safety reasons preferably practically free of oxygen

Der Abfluß aus der Reaktionszone kann erhitzt und/oder vermindertem Druck unterworfen werden, um Formaldehyd. Propargylalkohol und einen Teil des Wassers zu verflüchtigen, die kondensiert und mit konzentriertem Nachfüll-Formaldehyd kombiniert werden zur Rezyklisierung in den Äthinylierungsreaktor unter Unterdrückung der Methanolbildung in angemessenen Intervallen in kontinuierlicher Verfahrensweise und Zuführung des Restanteils an Abfluß als wäßriges Alkinol direkt zur Hydrierung. Wahlweise kann der Abfluß aus der Reaktionszone einer üblichen Pfropffluß-Äthinylicrung zugeführt werden, um gegebenenfalls vorhandenen überschüssigen Formaldehyd umzusetzen. The effluent from the reaction zone can be heated and / or subjected to reduced pressure to Formaldehyde. Propargyl alcohol and some of the water to volatilize, which condenses and with concentrated refill formaldehyde can be combined for recycling in the ethynylation reactor while suppressing the formation of methanol at appropriate intervals in a continuous operation and supplying the remainder of the effluent as an aqueous alkynol directly to the hydrogenation. Optionally, the Discharge from the reaction zone of a conventional plug-flow ethynylicration are supplied in order to convert any excess formaldehyde that may be present.

Alle Teil- und Verhältnisangaben in den Beispielen und Ansprüchen sind auf das Gewicht bezogen, wenn nichts anderes angegeben ist.All parts and ratios in the examples and claims are based on weight, if nothing else is stated.

Beispiel IExample I.

A. Herstellung desA. Manufacture of the

erfindungsgemäß verwendbaren Katalysators
sowie zweier bekannter Katalysatoren
according to the invention usable catalyst
as well as two known catalysts

Es wurden drei Katalysatoren hergestellt durch Vermischen von 100 g Katalysatorträger mit 100 ml dei folgenden Imprägnierlösung:Three catalysts were prepared by mixing 100 g of catalyst support with 100 ml of dei following impregnation solution:

Cu(NOi)' · 3Cu (NOi) '3 H.OH.O 702 g702 g Bi(NO1), · 5Bi (NO 1 ), · 5 H2OH 2 O 120g120g konz. HNO1 conc. ENT 1 60 g60 g

mit Wasser wurde auf ein Gesamtvolumen von 1200 ml verdünnt.with water was increased to a total volume of 1200 ml diluted.

Die imprägnierten Katalysatoren wurden bei 120 bis 140"C getrocknet und danach 6 Stunden lang bei 480" C geröstet.The impregnated catalysts were at 120 to Dried at 140 "C and then at 480" C for 6 hours roasted.

Katalysatorcatalyst

1 (bekannt)1 (known)

2 (bekannt)
3
2 (known)
3

Trägercarrier

Bimsstein
Kieselgur
Magnesiumsulfat
pumice
Kieselguhr
Magnesium sulfate

Ausbeuteyield

123.4
128.1
109.0
123.4
128.1
109.0

AussehenAppearance

graubraunes Pulver
graubraunes Pulver
graugrünes Pulver
gray-brown powder
gray-brown powder
gray-green powder

Eine Probe des imprägnierten, jedoch ungetrockneten, unter Verwendung der angegebenen Trägermittel hergestellten Katalysators wurde ausgiebig mit Wasser gewaschen, bis kein weiteres Kupfer entfernt wurde. Die bekannten Katalysatoren 1 und 2 verloren das gesamte Kupfer, während der erfindungsgemäße Katalysator 3 schwachblau blieb und (nach dem Trocknen) eiwa 75% des ursprünglichen Kupfergehalts behielt. Zum Vergleich der angegebenen Katalysatorer wurden jeweils 10 g Katalysator bei 80cC unc Atmosphärendruck behandelt, wobei die in der folgen den Tabelle aufgeführten Ergebnisse erhalten wurden Hier und im folgenden werden Acetylen und Formalde hyd bisweilen durch ihre chemische Formel wiedergege ben und (K) für Kieselgur. (MS) für Magnesiumsilical und (B) für Bimsstein geschrieben.A sample of the impregnated, but undried, catalyst prepared using the indicated carrier was washed extensively with water until no further copper was removed. The known catalysts 1 and 2 lost all of the copper, while the inventive catalyst 3 remained pale blue and (after drying) retained about 75% of the original copper content. To compare the specified catalyst, 10 g of catalyst were treated in each case at 80 c C and atmospheric pressure, the results listed in the table below being obtained. Here and below, acetylene and formaldehyde are sometimes reproduced by their chemical formula and (K) for Kieselguhr. (MS) written for magnesium silical and (B) for pumice stone.

TageDays (K) % CH2O(K)% CH 2 O C2H2 RateC 2 H 2 rate (MS) % CH2O(MS)% CH 2 O C2H2 Rate.C 2 H 2 rate. (B) % CH2O(B)% CH 2 O C2H2 Rate.C 2 H 2 rate. ml ■ minml ■ min ml · minml · min ml ■ minml ■ min 11 3737 3.33.3 3737 2,12.1 3737 2.42.4 22 unverändertunchanged 6.56.5 unverändertunchanged 2.72.7 unverändertunchanged 4.14.1 33 unverändertunchanged 6.56.5 unverändertunchanged 3.73.7 unverändertunchanged 4.34.3 44th unverändertunchanged 6.46.4 unverändertunchanged 4.54.5 unverändertunchanged 4.34.3 55 unverändertunchanged 6.76.7 unverändertunchanged 5.55.5 unverändertunchanged 4,24.2 66th 1010 9,69.6 1010 7.77.7 1010 6.46.4 77th 1010 9.19.1 1010 7.97.9 1010 6.16.1 88th 1010 9090 1010 8.18.1 1010 6.06.0 99 1010 8,88.8 1010 8.08.0 1010 5.75.7 1010 iOOK 8.38.3 1010 8,18.1 1111th 1010 8.78.7 1010 8.48.4 1212th 1010 9,09.0 1010 9.29.2 1313th 1010 8,98.9 1010 9,69.6 1414th 1010 8,78.7 1010 9.89.8 1515th 1010 9,19.1 1010 9.59.5 1616 1010 8,88.8 1010 9.89.8 1717th 1010 8,98.9 1010 9.79.7 1818th 1010 8,58.5 1010 9.79.7 1919th 2020th 9,79.7 2020th 10,210.2 2020th 44th 6,16.1 44th 7,07.0 2121 44th 6.26.2 44th 7,17.1 2222nd 1010 8,48.4 1010 9.89.8

Ergebnisse für (K), (MS) und (B): Nach Filtrieren. Waschen und Vakuumtrocknen des Katalysators betrug das wiedergewonnene Gewicht derResults for (K), (MS) and (B): After filtering. Washing and vacuum drying of the catalyst was the weight recovered in Form von rötlichbraunen Pulvern anfallendei Katalysatoren 9.5 g (K), 93 g (B) und 6,1 g (MS).Catalysts 9.5 g (K), 93 g (B) and 6.1 g (MS) obtained in the form of reddish-brown powders.

Analyse der wiedergewonnenen Katalysatoren:Analysis of the recovered catalysts:

Probe 0A Cn1 Sample 0 A Cn 1

Cu" "I. tu-'· % CCu "" I. tu- '% C

(K)
(MS)
(K)
(MS)

6.4
I2.I
6.4
I2.I

3.8
4.1
3.8
4.1

2,4
3.2
2.4
3.2

7.5
12.2
7.5
12.2

0,80.8

1.41.4

Das Gesamtgewicht an Kupfer in Gramm ist fast genau gleich in den beiden Proben (K), nämlich 1.17 g. und (Mi), nämlich 1.18 g. doch hatte der letztgenannte Katalysator mehr Trägermittel (durch Auslaugen) verloren und wies etwas mehr Kohlenstoff und Wasserstoff auf. Außerdem ist der Anteil an Kupfer, der in der einwertigen Form verbleibt, für (MS) sehr viel höher. Der Gewichtsverlust für (MS) ist zurückzuführen auf die Abnahme von Magnesium von etwa 8% auf etwa 0.8% und die Verminderung von Siliciumdioxid von etwa 23% auf etwa 18%. Dieser Verlust stellt einen ProzeU dar. bei dem das Trägermittel langsam weggelöst wird unter gleichzeitiger kontinuierlicher Freilegung zusätzlicher Oberfläche des aktiven Katalysators. The total weight of copper in grams is almost exactly the same in the two samples (K), namely 1.17 g. and (Mi), namely 1.18 g. but the latter had Catalyst lost more support (by leaching) and exhibited a little more carbon and Hydrogen on. Also, the percentage of copper that is remains in the monovalent form, much higher for (MS). The weight loss for (MS) is due on the decrease in magnesium from about 8% to about 0.8% and the decrease in silicon dioxide from about 23% to about 18%. This loss is a process in which the carrier means slowly is dissolved away with simultaneous continuous exposure of additional surface of the active catalyst.

B. Bildung des Katalysators und F.influß
der dabei angewandten Bedingungen
B. Formation of the catalyst and influence
the conditions applied

Alle Versuchsansatze wurden bei 800C und Atmosphärendruck durchgeführt. Nach der Erzeugung unter den angegebenen Bedingungen wurden die Katalysatoren zur Äthinylierung von IO%igen Formaldehydlösungen verwendet, die täglich ausgetauscht wurden. Mit Ausnahme von Versuchsansatz 1 wurden die Lösungen währf nd der Katalysatorbildungsperiode nicht gewechselt. All test batches were carried out at 80 ° C. and atmospheric pressure. After production under the specified conditions, the catalysts were used for the ethynylation of 10% strength formaldehyde solutions, which were replaced daily. With the exception of test 1, the solutions were not changed during the catalyst formation period.

Vcr- Zur Kai.-Bildung Rate mit 1O0AVcr- To the quay. Formation rate with 1O 0 A

suchs- verwendete CMiO mlsuch- used CMiO ml

ansat/e CMiO-Kon/.. "A OMi/g Kai.-minansat / e CMiO-Kon / .. "A OMi / g Kai.-min

Verbesserungsrate gegenüber
Standard. 'Vu
Rate of improvement compared to
Default. 'Vu

10*1
10
19
38
10 * 1
10
19th
38

0.77
0,87
1.04
1.17
0.77
0.87
1.04
1.17

24
47
65
24
47
65

*) F rische 10"/'.ige Fnrmaldehullösung uurde für die übe
stehende Flüssigkeit taglich ausgetauscht (ca. 7 Sld. Arbeitsanfall pro Tag)
*) Fresh 10 ″. Ige maldehyde solution was used for the practice
Stagnant liquid exchanged daily (approx. 7 Sld. workload per day)

C. KatalysatorbildungC. Catalyst formation

60 g Katalysatorpulver mit einem Gehalt an 13% Kupfer und 2.5% Wismut auf einem Magnesiumsilicate träger (hergestellt nach dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren) wurden eingespeist zusammen mit 500 ml einer wäßrigen 10%igen Formaldehydlösung. Das Gemisch wurdeauf 80 C erhitzt, und Acetylen wurde je nach Erfordernis bei 8O'JC eintretengelassen. Nach 7 bis 8 Stunden wurde das Gemisch abgekühlt und absitzengelassen. Die Flüssigkeit wurde abgezogen durch ein Filter und mit frischem 10°/oigem Formaldehyd ersetzt. Nach jeder Verfahrensperiode erhöhte sich die Aktivität bei weiterer Bildung des Katalysators.60 g of catalyst powder with a content of 13% copper and 2.5% bismuth on a magnesium silicate carrier (prepared according to the method given in Example 1) were fed in together with 500 ml of an aqueous 10% formaldehyde solution. The mixture was heated to 80 C and acetylene was allowed to enter at 8O 'J C as needed. After 7 to 8 hours the mixture was cooled and allowed to settle. The liquid was drawn off through a filter and replaced with fresh 10% formaldehyde. After each period of the process, the activity increased as the catalyst continued to form.

Tabelle ATable A.

TageDays

Tägliche Aufnahmerate ml C2H2/Min.Daily uptake rate ml C 2 H 2 / min.

Analyse am Ende des Tages*)Analysis at the end of the day *)

% F% F

%B% B

4.5
10.7
4.5
10.7

7,1
6.5
7.1
6.5

1,8
3,9
1.8
3.9

Aul'uahnn/rak·
ml Cjll· Mm.
Aul'uahnn / rak
ml Cjll · Mm.

16.0
19.2
21,9
24.5
24.6
16.0
19.2
21.9
24.5
24.6

Aii.iKse am Knile des Tages*)Aii.iKse on the Knile of the day *)

"■· I"■ · I

6.0
4.4
4,4
4,2
4,0
6.0
4.4
4.4
4.2
4.0

"„IS"" IS

4,5 5.4 5,9 6.6 6,94.5 5.4 5.9 6.6 6.9

0.31 0.28 0.35 0.43 0,420.31 0.28 0.35 0.43 0.42

') I = I ormaldelnd. Ii = Butindiol. P= Propargylalkohol.') I = I ormaldelling. Ii = butynediol. P = propargyl alcohol.

Beispiel 2Example 2

Die Hälfte des gemäß Beispiel I C. erzeugten Katalysators wurde zusammen mit 450 g einer 25%igen Formaldehydlösung in den gleichen Reaktor eingebracht und bei 80' C und Atmosphärendruck äthinyliert.Half of that produced according to Example I C. Catalyst was placed in the same reactor along with 450 g of a 25% strength formaldehyde solution and ethinylated at 80 ° C. and atmospheric pressure.

Tabelle BTable B.

Stil. Rate für Style. Rate for

am Intervallat the interval

Strom ml Acet./Min.Current ml acet./min.

15
23
30
37
45
52
59
67
15th
23
30th
37
45
52
59
67

22.022.0

21.521.5

18.118.1

13.713.7

9.79.7

6.56.5

4.24.2

2.22.2

1.31.3

Analsse
"A I
Anal
"AI

19,2
13.5
19.2
13.5

9.49.4

5.95.9

3,83.8

2.02.0

1.11.1

0.600.60

0.350.35

"A B"AWAY

8,4 15,3 19.2 25.5 29,0 30.8 31.2 32.2 32,38.4 15.3 19.2 25.5 29.0 30.8 31.2 32.2 32.3

0,20 0,21 0.35 0.44 0,42 0.45 0,45 0.48 0.510.20 0.21 0.35 0.44 0.42 0.45 0.45 0.48 0.51

*) Abkürzungen «ie in Tabelle A.*) Abbreviations «see table A.

Diese Versuchsansätze wurden in mit Prallplatten versehenen Gefäßen, die bei hohen Geschwindigkeiten mit Turbinen bewegt wurden, durchgeführt. Selbst unter diesen Bedingungen erhöht eine höhere Schüttelgeschwindigkeit oder ein besseres Prellplattensystem die Reaktionsrate. Der Reaktor wurde zu Beginn mit Acetylen gespült und dann wurde Acetylen aus einem Meßbehälter in einer Weise zugeführt, daß der Atmosphärendruck aufrechterhalten wurde.These experiments were carried out in baffle plates, which were operated at high speeds were moved with turbines. Even under these conditions, a higher shaking speed increases or a better baffle system the reaction rate. The reactor was starting with Acetylene was purged and then acetylene was supplied from a measuring container in a manner that the Atmospheric pressure was maintained.

Beispiel 3Example 3

Es wurden drei Versuchsansätze durchgeführt, in denen 10 g des in Beispiel 1 C. beschriebenen Katalysators mit 10%igem, 19%igem bzw. 38%igem Formaldehyd erzeugt wurden. Die Katalysatorbildungsflüssigkeit wurde nicht gewechselt bis die Katalysatorbildung beendet war. Nach beendeter Katalysatorbildung wurden die Katalysatoren ausgewertet in bezug auf Äthinylierung von 10% Formaldehyd.Three experimental batches were carried out in which 10 g of the catalyst described in Example 1 C. with 10%, 19% and 38% formaldehyde, respectively. The catalyst formation liquid was not changed until the catalyst formation was complete. After the catalyst formation has ended the catalysts were evaluated for ethynylation of 10% formaldehyde.

%% Formaldehydformaldehyde Erforderliche Std.Required hours Rate mitGuess with zurto the Kat.-ErzeugungCat production zur Kat.-Erzeugungfor catalog production 10% Form10% shape aldehydaldehyde ml OH^/Min.-gml OH ^ / min-g KaLKaL 1010 6060 0.870.87 1919th 4848 1,041.04 3838 3232 1,171.17

Bei Durchführung wiederholter Versuchsansatze mit 10% Formaldehyd verloren die höheraktiven Katalysatoren langsam an Aktivität, bis sie nach etwa 1 Woche die Aktivität eines mit 10% Formaldehyd erzeugten Katalysators erreichten. Nach Erreichen dieses Punktes änderte sich die Katalysatoraktivität nur sehr wenig.When repeated experiments were carried out with 10% formaldehyde, the more highly active catalysts lost slowly of activity until after about 1 week they produced the activity of one with 10% formaldehyde Catalyst reached. After reaching this point, the catalyst activity changed very little.

[3 e i s ρ i c I 4[3 e i s ρ i c I 4

Einfluß eines Unterangebots an
Acetylen oder Formaldehyd
Influence of a shortage of supply
Acetylene or formaldehyde

Ein Katalysator, der für eine übermäßig lange Weihe von Äthinylierungen von 10% Formaldehyd verwendet worden war, wurde unter Stickstoff statt Acetylen bei 80°C 6 Stunden lang gerührt. Nach Durchspülen des Reaktors mit Acetylen wurde eine normale Äthinylicrungsrate: erhalten. Eine Analyse eines aliquoten Teils dieses Katalysators zeigte, daß durch diese Behandlung kein einwertiges Kupfer zu metallischem Kupfer reduziert wurde.A catalyst used for an excessively long series of ethynylations of 10% formaldehyde was stirred under nitrogen instead of acetylene at 80 ° C for 6 hours. After flushing the Reactor with acetylene became a normal rate of ethynylic acid: obtain. Analysis of an aliquot of this catalyst indicated that this treatment no monovalent copper was reduced to metallic copper.

Ein weiterer Katalysator, der für eine übermäßig lange Reihe von Versuchansätzen mit 10% Formaldehyd verwendet worden war, wurde mit 0,2% Formaldehyd gefahren. Nach Wiederherstellung der IO%igcn Lösung zeigte der Katalysator keinerlei Schädigungen. wie sich aus den folgenden Werten ergibt.Another catalyst that has been used in an inordinately long series of runs with 10% formaldehyde was used, 0.2% formaldehyde was used. After restoring the IO% igcn In the solution, the catalyst showed no damage whatsoever. as can be seen from the following values.

% Formaldehyd
im Vcrsuchsansat/
% Formaldehyde
in the trial /

Rate.Rate.

ml C2H2/Min.-gml C2H2 / min-g

Kai.Quay.

10
0.2
10
10
10
0.2
10
10

0,84
0,10
0,76
0.88
0.84
0.10
0.76
0.88

wurden. Anders als der erfindungsgemäße Katalysator, der langsam gebildet wird und 30 bis 60 Stunden bis zur Erzielung der maximalen Aktivität benötigt, war dieser bekannte Katalysator in höchstens einigen Stunden voll gebildet. Wegen des sich entwickelnden Kohlendioxids erwies es sich als notwendig, den Reaktor während der Erzeugung dieses Katalysators häufig zu ventilieren und erneut mit Acetylen zu füllen.became. Unlike the catalyst of the invention, which is formed slowly and 30 to 60 hours up to Required to achieve maximum activity, this known catalyst was full in a few hours at the most educated. Because of the evolving carbon dioxide, it turned out to be necessary to close the reactor during the Producing this catalyst frequently ventilate and refill with acetylene.

Die Erzeugung mit 10% Formaldehyd ergab einen vergleichsweise inerten Katalysator, und die Erzeugung mit 19% Formaldehyd ergab einen Katalysator, der frischen 10%igen Formaldehyd mit fast genau der gleichen Rate äthinylierlc wie eine gleiche Gewichtsmcnge an erfindiingsgcmäß verwendbarem Katalysator, der mit der gleichen Konzentralion an Formaldehyd erzeugt worden war.The 10% formaldehyde generation gave a comparatively inert catalyst, and so did the generation with 19% formaldehyde gave a catalyst, the fresh 10% formaldehyde with almost exactly that the same rate of ethinylation as an equal amount of weight of a catalyst which can be used according to the invention, which had been produced with the same concentration of formaldehyde.

Fi e i s ρ i c I 5Fi e i s ρ i c I 5

VcrgleichsbeispielComparative example

Hitzestabilität des KatalysatorsHeat stability of the catalyst

gemäß Beispiel 3 und eines Katalysatorsaccording to Example 3 and a catalyst

gemäß USA-Patentschrift 35 60 576according to USA patent 35 60 576

Es wurde ein Katalysator mit einem Gehalt an 58 bis 60% Kupier (wie in der USA-Patentschrift 35 60 576 beschrieben) hergestellt und sorgfältig getrocknet in einem Vakuumofen bei 50 bis 55° C unter Hochvakuum, worauf eine kleine Menge des Katalysators in einem Porzellanlöffel erhitzt wurde. Eine spektakuläre Blitzentwicklung war die Folge. Entsprechende Tests unter Verwendung eines Dutzends unterschiedlicher Proben von erfindungsgemäß verwendbaren Katalysatoren führten zu keiner Detonation und nicht einmal zu irgendeinem sichtbaren Zeichen von Zündung.A catalyst containing 58 to 60% Kupier (as in U.S. Patent 35 60 576 described) and carefully dried in a vacuum oven at 50 to 55 ° C under high vacuum, after which a small amount of the catalyst was heated in a china spoon. A spectacular lightning development was the result. Appropriate tests using a dozen different samples of catalysts which can be used according to the invention led to no detonation and not even to any visible sign of ignition.

Eine Probe des gemäß Beispiel 3 erzeugten Katalysators mit 12 bis 14% Kupfer wurde in einem Ofen (unter Stickstoffatmosphäre) auf 200°C erhitzt. Nach dem Ankühlen wurde der Katalysator zur Äthinylierung von 10% Formaldehyd verwendet und ergab eine Rate von etwa 67% derjenigen, die vor dem Hochtemperaturbacken erhalten worden war.A sample of the catalyst produced according to Example 3 with 12 to 14% copper was in a Oven (under nitrogen atmosphere) heated to 200 ° C. After cooling, the catalyst became Ethynylation used 10% formaldehyde and gave a rate of about 67% of that before High temperature baking had been obtained.

VergleichsbeispielComparative example

Herstellung und Auswertung eines Katalysators
gemäß USA-Patentschrift 35 60 576
Manufacture and evaluation of a catalyst
according to USA patent 35 60 576

kontinuierlichen IJutindiolherstellungcontinuous production of ijutindiol

Drei etwa 38 I fassende Reaktoren aus rostfreiem Stahl, von denen jeder gerührt wurde durch eine wirksame Gasdispersionsturbine, wurden in Reihe miteinander in solcher Weise verbunden, daß das Reaktionsgemisch im ersten Reaktor überfloß in den zweiten und von dort aus wiederum überfloß in den dritten. Der Überlauf aus dem dritten Reaktor wurde zentrifugiert, und die Katalysatorpaste wurde nach Vermischen mit frischer Formaldehydbcschickung in den ersten Reaktor zurückgegeben. Die von der Zentrifuge abgetrennte Flüssigkeit wurde durch ein Reinigungsfilter abgezogen zur Verfahrensproduktlagerung. Three approximately 38 liter stainless steel reactors, each agitated by one efficient gas dispersion turbine, were connected in series in such a way that the The reaction mixture in the first reactor overflowed into the second and from there again overflowed into the third. The overflow from the third reactor was centrifuged and the catalyst paste was after Mixing with fresh formaldehyde feed returned to the first reactor. The one from the Liquid separated from the centrifuge was withdrawn through a cleaning filter for process product storage.

Zur Ingangsetzung des Systems wurde jeder Reaktor bis zu seinem vollen Arbeitsvolumen mit 30 1 37%igem Formaldehyd und 4 kg eines Katalysatorpulvers, das 12% Kupfer und 2% Wismut auf einem Magnesiumsilicatträger enthielt, gefüllt. Das System wurde mit Stickstoff und anschließend mit Acetylen gespült, worauf auf 95°C erhitzt wurde unier Zuführung von Acetylen bei 0,14 atü entsprechend seinem Verb. auch. Bei 95°C wurde der Acetylendruck auf 0,98 atü erhöht, und der Versuch wurde sodann unter diesen Bedingungen gefahren.To start the system, each reactor was up to its full working volume with 30 1 37% Formaldehyde and 4 kg of a catalyst powder containing 12% copper and 2% bismuth on a magnesium silicate support contained, filled. The system was purged with nitrogen and then with acetylene, whereupon it was heated to 95 ° C. with the addition of acetylene at 0.14 atm. At 95 ° C the acetylene pressure was increased to 0.98 atmospheres and the experiment was then carried out under these conditions drove.

Anfänglich erhöhte sich die Acetylenverbrauchsrate in entsprechender Weise, wie die Erzeugung des aktiven Katalysators fortschritt. Nach etwa 8 Stunden erreichte diese Rate ein gleichbleibendes Niveau und fiel dann ab. Frischer 29%iger Formaldehyd wurde sodann bei einer Rate von 12 I/Std. als Beschickung eingeführt, wobei das Verfahrensprodukt nach dem dritten Reaktor abgeführt und der Katalysator in der angegebenen Weise rezyklisiert wurde. Nach 8 Stunden langem Betrieb in der angegebenen Weise stabilisierte sich das System, und der Inhalt der Reaktoren wies die folgende Zusammensetzung auf.Initially, the rate of acetylene consumption increased in line with the generation of the active Catalyst progress. After about 8 hours this rate reached a steady level and then fell off. Fresh 29% formaldehyde was then added at a rate of 12 liters per hour. introduced as feed, whereby the Process product discharged after the third reactor and the catalyst in the specified manner has been recycled. After 8 hours of operation in the specified manner, the system stabilized, and the contents of the reactors had the following composition.

Basisches Kupfer(II)-carbonat vom »Reagent mi Reaktor Nr. grade«-Reinheitsgrad in Pulverform der FormelBasic copper (II) carbonate from the »reagent with reactor no. grade «- degree of purity in powder form of the formula

CuCO1 · Cu(OH)2 · H2OCuCO 1 • Cu (OH) 2 • H 2 O

Formaldehyd formaldehyde

Zusammensetzung des
Reaktorinhalts. %
Composition of
Reactor content. %

ButindinlButindinl

Propargylalkohol Propargyl alcohol

wurde erzeugt und zur Äthinylierung benutzt in denselben Niederdruckreaktoren, die auch zur Durchführung des übrigen Arbeitsprogramms verwendet 3 (Verfahrensprodukt) was produced and used for ethynylation in the same low-pressure reactors that were used to carry out of the rest of the work program used 3 (process product)

9,3
2,9
0,6
9.3
2.9
0.6

23,9
32,0
34,6
23.9
32.0
34.6

0.7
0,9
1.0
0.7
0.9
1.0

Beispiel 6Example 6

Es wurde ein Katalysator hergestellt durch Imprägnieren von 100 g Katalysator mit der folgenden Lösung:A catalyst was prepared by impregnation of 100 g of catalyst with the following solution:

56 g Cu(NO1). · 3H2O56 g Cu (NO 1 ). · 3H 2 O

5 g konz. HNOi
65 ecm Wasser
5 g conc. ENT
65 ecm of water

Der imprägnierte Katalysator wurde bei I25°C getrocknet und dann 6 Stunden bei 4800C geröstet. Nach Bildung wie in Beispiel 3 wurde ein Aliquot in einem Äthinylierungsversuch unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 2 verwendet. Der Versuch verlief wesentlich schneller als in Beispiel 2, und es waren nur 50 Stunden erforderlich, um die Geschwindigkeit auf 2.3 ecm Acetylen pro min herabzusetzen und den restlichen Formaldehyd auf 0,50% zu senken.The impregnated catalyst was dried at I25 ° C and then roasted for 6 hours at 480 0 C. After formation as in Example 3, an aliquot was used in an ethynylation experiment under the same conditions as in Example 2. The experiment was much faster than in Example 2, and it only took 50 hours to reduce the rate to 2.3 ecm of acetylene per minute and to reduce the residual formaldehyde to 0.50%.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Niederdruckverfahren zur Herstellung von Butindiol und Propargylalkohol, durch Umsetzung von Formaldehyd mit Acetylen bei einer Temperatur von 60 bis etwa 1200C in Anwesenheit eines Äthinylierungskatalysators, der wahlweise Wismut enthalten kann, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei einem Druck unter etwa 2 at Acetylenteildruck in einem wäßrigen Medium unter Rühren in Anwesenheit einer Aufschlämmung eines Katalysators, der aus einem wasserunlöslichen Cuproacetylidpulver mit etwa 5 — 20 Gew.-% Kupfer, 0 bis etwa 3 Gew.-% Wismut auf einem Magnesiumsilicat als Träger besteht, durchführt1. Low-pressure process for the production of butynediol and propargyl alcohol, by reacting formaldehyde with acetylene at a temperature of 60 to about 120 0 C in the presence of an ethynylation catalyst, which can optionally contain bismuth, characterized in that the reaction is carried out at a pressure below about 2 at partial acetylene pressure in an aqueous medium with stirring in the presence of a slurry of a catalyst consisting of a water-insoluble cuproacetylide powder with about 5-20% by weight of copper, 0 to about 3% by weight of bismuth on a magnesium silicate carrier 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines Katalysators, der etwa 2 bis 2,8% Wismut enthält, durchführt2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction is carried out in the presence a catalyst containing about 2 to 2.8% bismuth 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Formaldehydkonzentration in dem wäßrigen Medium auf etwa 0,5 bis60Gew.-°/ohält.3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the formaldehyde concentration in the aqueous medium to about 0.5 to 60% by weight. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des wäßrigen Mediums auf etwa 3 bis 10 hält.4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that the pH of the aqueous Medium holds at around 3 to 10. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Katalysator in Mengen von etwa 1 bis 20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile wäßriges Medium während der Umsetzung verwendet.5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the catalyst is in Quantities of about 1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of aqueous medium during the reaction used. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine kupferoxidhaltige Vorläuferverbindung mit einem Gehalt an etwa 2 bis 3% Wismut verwendet.6. Process according to claims 1 to 5, characterized in that one contains a copper oxide A precursor compound containing about 2 to 3% bismuth is used.
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