Verfahren und Apparatur zur Nitr ier ung von Alkoholen. Den Gegenstand vorliegenderErfindung bil- deteinVerfahren zum Nitrieren von Alkoholen, wie zum Beispiel Glyzerin, Glykol usw., welches eine höhere Leistungsfähigkeit des verwendeten Apparates gewährleistet, das heisst bei gleicher Produktionsmenge die Anwendung wesentlich kleinerer Nitrier- apparate gestattet.
Dies hat nicht nur wirt schaftliche Vorteile zur Folge (Ersparnis an Kapital, Raum und Reparaturen), son dern es kommt hier als wichtigster Fort schritt noch die Erhöhung der Sicherheit in Frage, denn in dem Masse, als bei gleicher Leistung des Apparates seine Grösse ab nimmt, respektive der Inhalt desselben sich verkleinert, verringert sich auch die Gefähr lichkeit und Tragweite einer etwaigen Ex plosion, mit der im Nitroglyzerinbetriebe stets gerechnet werden muss.
Diesem Bestreben nach Verkleinerung der Apparate bezw. höherer Leistungsfähig keit entspringen einerseits in der heutigen Praxis die Verwendung der Kühlmaschinen., anderseits die Versuche zur kontinuierlichen Durchführung des Nitrierprozesses, wie sie in mehreren älteren Patentschrifte-ni beschrie ben wurden.
Diesen schon bekannten kontinuierlichen Verfahren haften jedoch Mängel an, welche sie für die Praxis unbrauchbar machen. Einerseits schliesst die - Arbeitsweise dieser Verfahren lokale Überhitzungen an der Stelle des Apparates, wo Glyzerin und Mischsäure zusammentreffen, nicht vollstän dig aus, so dass' es zu schlechten Ausbeuten kommt, und ausserdem der Betrieb durch diesen Umstand gefährdet wird, da von die sen Stellen ausgehend eine Zersetzung des ganzen Gefässinhaltes eintreten kann. Ausserdem weichen sie -im Gegensatz zur hier vorliegenden Erfindung in der Anord nung der Kühlflächen nicht wesentlich vom gebräuchlichen Chargenverf ahnen ab, das heisst, sie verwenden wie dieses meist Schlangen, zwischen denen das Reaktions gemisch durch irgendeine Rührung gemischt wird.
Selbstverständlich müssen die Zwi schenräume zwischen - diesen Schlangen ziemlich gross sein, damit eine gleichmässige Durchmischung des ganzen Inhaltes möglich ist, und die Reaktionszone nicht auf die Ein- gebung der Eintrittsstelle des Alkohols be schränkt bleibt.
Das hier beschriebene Verfahren verwen det dagegen dünne Schichten der Reaktions flüssigkeit zwischen den Kühlflächen und ermöglicht dadurch die Konstruktion von Apparaten mit sehr gesteigerter Leistung in bezug auf Grösse und Inhalt; dabei ist die Möglichkeit lokaler Überhitzung oder Zersetzung ausgeschlossen.
Dies wird durch die folgenden Neuerun gen ermöglicht: Der Nitrierapparat besteht nicht mehr aus einem einzigen Raum; son dern aus zwei an zwei Stellen miteinander in Verbindung stehenden Abteilungen, einem Kühlraum und einem Mischraum. Diese beiden Räume werden von dem Reaktions gemisch abwechselnd und rasch und stets in derselben Richtung durchströmt, so dass im ganzen ein Kreislauf stattfindet. Der Mischraum allein übernimmt die eine Funk tion des Apparates, nämlich die intensive und sofortige Vermischung des zufliessenden Alkohols mit der vorhandenen Säure, der Kühlraum erfüllt die andere Funktion, näm lich die Abführung der entwickelten Wärme.
Da im Kühlraum eine Mischwirkung nicht mehr nötig ist, und in denselben bereits eine fertig nitrierte Mischung eintritt, brau chen die Zwischenräume der hier angeord neten Kühlflächen nur klein zu sein, und sind wirbelartige Bewegungen zwischen ihnen nicht notwendig. Die Kühlflächen können Innen- oder Aussenflächen von Schlangen sein oder sonst beliebige Form haben. Da sie nur in einer Richtung über strömt werden, sind zwischen ihnen nur kleine Räume für die Bewegung der Flüssig keit nötig. Die Kühlflächen lassen sich da her auf sehr geringem Raume unterbringen.
Das im Kühlraum etwas unter Arbeits temperatur abgekühlte Gemisch wird in den Mischraum zurückgeführt und dort intensiv mit dem Alkohol vermischt, dabei nimmt es die ganze Reaktionswärme auf und ver hütet, da es gewissermassen die nötige Kälte aus dem Kühlraum in den Mischraum mit bringt, jede Überhitzung in diesem mit Si cherheit. Da hier keinerlei Hindernisse für die Rührung (zum Beispiel Kühlschlangen) vorhanden sind, kann diese sehr intensiv ge staltet werden, so dass ldkale Temperatur differenzen überhaupt nicht entstehen kön nen.
Das, im Apparat befindliche Reaktions gemisch dient selbst als Kälteübertrager, indem es sich auf seinem Kreiswege ab wechselnd im Kühlraum abkühlt und im Mischraum durch die Reaktion wieder er wärmt. Dabei hat man es in der Hand, durch möglichst grosse Intensität dieses Kreislaufes den Temperatursprung zwischen Mischraumeintritts- und Mischraumaustütts- stelle beliebig klein zu machen.
Die Durchmischung und die Kreisbewe gung der Flüssigkeit kann durch ein und dieselbe Vorrichtung bewirkt werden, zum Beispiel durch einen Pressluftinjektor oder durch einen Propellerrührer, es können aber auch für beide Zwecke verschiedene Vor richtungen zur Anwendung kommen.
Das Verfahren ist sowohl für Chargen betrieb, als auch für kontinuierliche Arbeits weise anwendbar.
Es ist Tatsache, da.ss' Wirbelbildungen und lokale Kreisläufe durch die Rührung in jedem Glyzerinnitrierapparate entstehen und den Wärmeaustausch fördern. Von diesen Wirbelbildungen unterscheidet sich aber der Kreislauf der Flüssigkeit, von dem hier die Rede ist, sehr wesentlich; denn er wird be wusst und intensiv gefördert und erst da durch, dass er zwischen zwei verschiedenen Räumen vor sich geht; in exakte Bahnen geleitet.
Von einer Teilung des Apparates in zwei Abteilungen ist zwar schon im britischen Patent Nr. 125091 die Rede; aber dort wird damit ein ganz anderer Zweck verfolgt. Es findet zwischen diesen beiden Räumen kein Kreislauf statt, sondern sie werden nur von dem Reaktionsgemisch hintereinander durch strömt; der Inhalt beider Abteilungen steht nicht an zwei Stellen, sondern nur unten in Verbindung.
Auch ist in dieser Anmel dung von einer Funktionsteilung zwischen diesen beiden Abteilungen nicht die Rede, sondern sie dienen beide der Kühlung und Mischung gleichzeitig, in beiden Abteilun gen sind Kühlschlangen mit notwendiger weise weiten Zwischenräumen angeordnet und in beiden wird durch die eingebaute Rührvorrichtung kein einheitlicher Flüssig keitsstrom, sondern eine Wirbelbewegung hervorgebracht.
Die Patentzeichnung zeigt als Beispiel einen nach dem neuen Prinzip konstruierten Apparat für kontinuierliche Nitrierung. Der Kessel 1 ist bis zur Höhe des Über laufrohres 2 mit einer Emulsion von Nitro glyzerin und Abfallsäure gefüllt. Er wird durch die innerste .Schlange 3, deren Win dungen dicht aneinanderliegen, in den in nern Mischraum 4 und den äussern, die übrigen Kühlschlangen enthaltenden Kühl raum 5 unterteilt. Der Propellerrührer 6 bewirkt intensive Rührung im Mischraum und zugleich starke Zirkulation des Inhaltes in der Richtung der Pfeile über die Kühl schlangen hinweg.
Durch die Öffnungen 7 tritt kontinuierlich die Mischsäure zur Re aktionsflüssigkeit hinzu, strömt mit ihr über die Schlangen und läuft bei 8 etwas abgekühlt und durch das Reaktionsgemisch stark verdünnt in den Mischraum ein. Bei 9 läuft das Glyzerin aus einem Ring rohr mit mehreren Öffnungen aus, es ver mischt sich mit der bei 8 überlaufenden Säure, so dass durch die Reaktion, wel che nun im Mischraum stattfindet, wie- der der Anfangszustand des Reaktions gemisches hergestellt wird; 10 ist ein Ther mometer; 11 und 12 sind die Anschlüsse für das Kühlmittel; 13 ist eine Orlasplatte; 14 ist der Sicherheitshahn zur Entleerung des Apparates bei Gefahr.