ArbeItsverfahren. zur Darstellung organischer Verbindungen. Vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Darstellung von organischen Verbindun gen in technisch einwandfreier Weise aus Azetyleil und Wasserdampf ohne quecksilber haltige Katalysatoren unter erhöhtem Druck bei Rückgewinnung des nicht verbrauchten Azetylens in ununterbrochenem Betriebe, da durch gekennzeichnet, dass der Druck unter halb des der angewandten Temperatur in ge schlossenen Gefässen entsprechenden Normal druckes des Gasdampfgemisches gehalten wird.
Mit diesem Verfahren ist auch im Grossbetrieb die Möglichkeit der Durchführung gegeben, da schon bei einmaligem Durebgang des Re aktionsgemisches durch den Reaktionsraum eine Ausbeute von<B>35</B> und mehr Prozent an Acetaldehyd gewonnen werden kann. Daher wird die Ausbeute aus Azetylen bis fast zur theoretischen Vollkommenheit. gesteigert.
Die zur Ausübung dieses Verfahrens dienende Apparatur ist so eingerichtet, dass ein bestimmter Druck aufrecht erhalten wer den kann, wenn auch die Temperatur einen höheren Druck bedingen würde. Das Verhält nis von Druck und Temperatur ist derartig, dass auch bei einem bestimmten niederen Druck eine für den richtigen Verlauf der Reaktion nötige, höhere Temperatur erreicht werden kann. Beispielsweise darf bei einer Temperatur von<B>300 0</B> der Druck nur<B>5</B> Atrn. betragen.
Zur Beschleunigung der Reaktion können Säuren, z. B. Essigsäure oder Säureanhydride, z. B. Essigsäureanhydrid, dienen, die in Dampf form zugefügt werden, wodurch der Verbrauch an Säure oder Säureanhydrid ein sehr ge ringer wird.
Die erhöhte Temperatur herrscht in der Apparatur bis zum Ende des Reaktionspro zesses. Durch geeignete Einrichtungen wird dafür Sorge getragen, dass in den Abscheide- behältern, in welche die Stoffe nach der Re aktion geführt werden, ein beliebiger, vom Reaktionsraum etc. völlig unabhängiger Druck herrschen kann.
Zur Darstellung von Essigsäure als Beispiel einer organischen Verbindung wird zweckmässi- gerweise das Oxydationsmittel, z. B. Sauer stoff, in die Mitte des Reaktionsraumes ge leitet und in möglichst bestimmt gehaltenen Mengen zugeführt. Wird das Oxydations mittel an anderer Stelle zugefügt, so lassen sich gute Resultate bei der direkten Synthese von Essigsäure aus Azetylen nicht erzielen.
Eine beispielsweise Apparatur zur konti nuierlichen Ausübung des Verfahren,; gemäss Erfindung ist in den Fig. <B>1-3</B> dargestellt.
Fig. <B>1</B> stellt einen Teil der Apparatur teilweise im Längsschnitt dar; Fig. 2 zeigt eine Einzelheit; Fig. <B>3</B> zeigt die gesamte Apparatur sche matisch.
Der eigentliche Reaktionsapparat (Fig. <B>1</B> und 2) besteht aus einem Dampfdruckgefäss mit dein Stablmantel <B>1,</B> in dem ein Mano- ineter Pl, Sicherheitsveritil Id, Dampfein- und -aUslassstutzen mit Ventilen lb <B>Und</B> Je, Pyro- nieterrohr 4, ein spiralförmiges Reaktionsrohr<B>3</B> und ein mit dem Reaktionsrohr verbundenes geschweiftes Abzweigungsrohr mit Ventil 14,
autogen eingeschweisst wird. An der Zufüh rungsseite zum Reaktionsrohr ist ein Ther- morneterstutzen <B>6,</B> Rückschlagveritil <B>7</B> und Handventil<B>8,</B> an der andern Seite ein zwei ter Thermometerstutzen <B>10,</B> Manometer-11 und ein regulierbares, besonders konstruiertes Durchlassventil 12 angebracht. Der ganze<B>Ap-</B> parat wird durch eiserne Füsse<B>5</B> gestützt.
Der druckfeste Stahlmantel<B>1,</B> der das Reak tionsrohr<B>3</B> umschliesst, ist durch einen Isolier- mantel 2 gut isoliert und kann dureb. die Gasbrennerbatterie <B>15</B> erhitzt werden. Die Abgase werden durch den SehornStein 15a abgeführt.
Das Reaktionsrohr<B>3</B> ist entweder aus Stahl oder Niekelstahl hergestellt. Arbeitet man auf Essigsäure und verwendet man Säure dämpfe als Katalysatoren, so wird für das Reaktiow;rohr und die übrigen mit den Dämp fen in Berührung kommenden Teile der<B>Ap-</B> paratur Nickel oder besser noch<B>50</B> "i/oiges Ferrosilizium oder eine andere Siliziumlegie- rung verwandt. Man kann jedoch auch Stahl rohre gebrauchen, nur müssen diese dann innen vergoldet oder platiiiiert sein.
Fig. <B>3</B> gibt eine Übersicht über die ge samte Apparaturanlage zur kontinuierlichen Herstellung von Acetaldehyd oder Essigsäure. Durch Kompressorkolben <B>B</B> wird iiii Kol benraum<B>A</B> ein Vakuum gebildet Lind da durch über Satigventil <B>C</B> Lind Rückschlagventil des Azetylenzuführungsrohres <B>b</B> Azetylengas in den Kolbenraum, eirigesogen. Am Ende des Saugbubes wird durch Nocken das regulier bare Dampfventil<B>y</B> während kürzerer oder längerer Zeit geöff riet,
und überhitzter Dampf strömt in der) Zylinderraum. Der Zustroin wird bei der Azetaldehyddarstellung so reguliert, dass ein Volumen Azetylen und ein Volumen Wasserdampf sieh im Kolben befinden. Wasser dampf kann aber auch im Überschuss vor banden sein. Bei Druckhub wird jetzt die Wasserdampf-Azetylenmischung auf<B>5-10</B> Atmosphären komprimiert und über Rück- schlagventil <B>7</B> durch Leitungsrohr<B>9</B> Über Ventil<B>8</B> in das Reaktionsrohr<B>3</B> gedrückt, und in diesem auf<B>150- 300</B> 11 <B>C</B> erhitzt.
Das Auslassventil 12 ist so konstruiert, dass es auf einen ganz bestimmten Druck eingestellt wer den kann, beispielsweise auf<B>5</B> bezw. <B>10</B> Atm. Diesen Druck vermag es im Reahtionsrohr aufrecht zu erhalten und allen Druck abzu lassen, der I') bezw. <B>10</B> Atni. übersteigt. -Nach dem Gay Lii,"ae'scheij Gesetz würde durch die Erhitzung des Azetylen-Wasserdampf- gemisches auf<B>150-300 1)</B> ein wesentlich hö herer Druck erzeugt werden.
Durch die be sondere Vorrichtung des Auslassventils aber wird der Druck auf einer bestimmten Höhe gehalten.
Ist der vorn Kompressor erzeugte Druck grösser als<B>5</B> bezw. <B>10</B> Atin., so können durch das Rückschlagventil <B>7</B> neue Mengen Azetylen- Wasserdampfgemisch in das Reaktionsrohr gepresst werden, und zwar immer nur sehr kleine Mengen, wenn der Druck nur wenig grösser ist, grössere, wenn er wesentlieh grösser ist. Im ersteren Falle wird der Durchgang einer bestimmten Menge durch das Reak tionsrohr längere, im zweiten Falle kürzere Zeit beanspruchen.
Hierdurch ist eine sichere Kontrolle über die Einführung, den Durchlauf und den Druck verlauf der Gase gegeben und eine genaue Einstellung der Reaktionsdauer ermöglicht. Ist das Auslassventil 12 auf<B>5</B> Atm. eingestellt Lind erzeugt der Kompressor 51/:" Atm., so werden bereits bei einmaligem Durchlauf bis zu 25-301/0 des Azetylens zu Aeetaldehyd hydratisiert.
Gleichzeitig ist bei der Konstruktion der Apparatur Sorge getragen, dass. hinter dein Auslassventil 12 Atmosphären Druck. herrscht. unabhängig von dem Druck im Reaktions rohr. Dies wird einerseits dadurch erreicht, dass <B>für</B> genügende Kühlung gesorgt wird, wodurch sich Acetaldehyd und Wasserdampf kondensieren, anderseits dadurch, dass die aus strömenden Dämpfe und Gase sofort im Ge fäss i, das im Verhältnis zum Reaktionsrohr sehr gross ist, expandieren. Das Gefäss i ist von einem Kühlinantel <I>in, n</I> umgeben. Ein Teil wird dadurch schon hier zu Flüssigkeit kondensiert.
Der leicht siedendeAcetaldehyd wird mit dem Azetylengas in die Kühlbatterie <B><I>0,</I></B> q, <I>s</I> gelangen, und das Kondensat wird sich in den Vorlagen<B>p,</B><I>r,</I><B>1</B> ansammeln.
Die letzten Reste des Acetaldehyds wer den schliesslich vom Azetylengas in einer Spirale te, v, die in ein Gefäss init Kälte mischung eingebettet ist, oder infolge Zirku lation einer Kältesohle durch eine zweite Spirale<I>zu, x</I> (Fig. <B>3)</B> abgekühlt wird, kon tinuierlich getrennt, und in der Vorlage<B>y</B> aufgefangen.
<B>C</B> Das reine Azetylen wird durch ein Rück- schlagventil <B>d</B> und Saugventil C bei Saughub des Kolbens B in den Saugraum<B>A</B> des Kom- pressors eingesogen, so dass es durch diesen Kreislauf immer wieder verwendet werden kann. Das Rückschlagvenfil <B>d</B> wird so viel schwächer gewählt, dass zuerst das Azetylen aus der Leitung Z urid dann ergt das Aze tylen aus der Leitung a über das Ventil<B>b</B> ibgesogen wird.
Auf diese Weise können 98-99'jo Azetylen in Acetaldehyd umge wandelt werden.
Wie oben erwähnt, konnten bei einem Druck von<B>5</B> Atm. in einem Durchlauf<B>25</B> bis<B>35</B> 'I/o Azetylen zu Acetaldehyd bydrati- siert werden.
Es wurde ferner festgestellt., dass bei grösserem Druck die Ausbeute auch bei einem einmaligen Durchlauf erhöht wer den kann, zum Beispiel beträgt sie bei einem Druck von 10-12 Atm. über<B>60 0</B> /o, bei höheren Drucken entsprechend mehr- jedoch tritt über<B>10</B> Atm. eine teilweise Polymeri- sation des Azedaldehyds züi Paraldehyd ein, und es bilden sieh daneben auch noch andere Polymerisationsprodukte. Dasselbe geschieht,
wenn inan eine höhere Temperatur als<B>300 0 C</B> im Reaktionsraum anwendet.
Dieser Erscheinung kann man dadurch entgegentreten, dass Wasserdampf im Über- schuss angewandt oder die Temperatur im Reaktionsraume niedriger gehalten wird oder beides zugleich. Statt Wasserdampf können auch andere indifferente Gase oder organische Flüssigkeiten in Dampfform als Verdünnungs mittel dem Wasser-Azetylengemisch zuge setzt werden.