DE1005052B - Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von AEthylenoxyd und Wasserstoffperoxyd aus AEthan - Google Patents

Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von AEthylenoxyd und Wasserstoffperoxyd aus AEthan

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DE1005052B
DE1005052B DEN9245A DEN0009245A DE1005052B DE 1005052 B DE1005052 B DE 1005052B DE N9245 A DEN9245 A DE N9245A DE N0009245 A DEN0009245 A DE N0009245A DE 1005052 B DE1005052 B DE 1005052B
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James Hamilton Gardner
Erwin Frederick Schoenbrunn
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B15/00Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
    • C01B15/01Hydrogen peroxide
    • C01B15/022Preparation from organic compounds
    • C01B15/024Preparation from organic compounds from hydrocarbons

Description

  • Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Äthylenoxyd und Wasserstoffperoxyd aus Äthan Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Äthylenoxyd, Wasserstoffperoxyd und anderen wertvollen sauerstoffhaltigen Verbindungen durch Oxydation von Äthan.
  • In den vergangenen Jahren hat die steigende Bedeutung von Äthylenoxyd als Zwischenprodukt bei der Synthese zahlreicher chemischer Verbindungen, wie Kunstharzen, Gefrierschutzmitteln u. dgl., zu zahlreichen Versuchen geführt, seine Herstellung zu verbilligen und technisch zu verbessern.
  • Die gegenwärtig ausgeübten technischen Herstellungsverfahren sind verhältnismäßig teuer. Das sehr häufig angewendete Äthylenchlorhydrinverfahren benötigt als Ausgangsgut verhältnismäßig reines Äthylen, außerdem sind erhebliche Chlormengen notwendig. Das andere technische Verfahren zur Herstellung von Alkylenoxyden ist die Direktoxydation. So wurde z. B. vorgeschlagen, Propylenoxyd durch Oxydation von Propan und Propylen herzustellen. Es ist auch bekannt, Äthylenoxyd durch katalytische Oxydation von hochgereinigtem Äthylen unter Verwendung kostspieliger Silberkontakte zu gewinnen.
  • Man hat auch als weiteres Herstellungsverfahren von Äthylenoxyd die nichtkatalytische Direktoxydation von Äthylen vorgeschlagen. Ein Beispiel hierfür ist die USA.-Patentschrift 1995 991. Die Nachteile derartiger Verfahren, z. B. die niedrigen Ausbeuten, die hohen Kosten und die Notwendigkeit einer gesonderten Äthylenherstellung, werden durch die vorliegende Erfindung vollständig beseitigt.
  • Vorliegendes Verfahren betrifft die Gewinnung von Äthylenoxyd aus Äthan durch Direktoxydation mit Sauerstoff zu Äthylenoxyd, Wasserstoffperoxyd und anderen wertvollen sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffen, wobei ohne irgendwelche Katalysatoren bei verhältnismäßig niedrigen Drücken gearbeitet wird.
  • Zur Erläuterung des Verfahrens dienen die Zeichnungen. In ihnen zeigt Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Fließbild, Fig.2 die graphische Darstellung der Äthylenoxydausbeute als Funktion des je Durchgang verbrauchten Sauerstoffes in Prozent und Fig. 3 die graphische Darstellung der Äthylenoxydausbeute als Funktion des Verhältnisses der Geschwindigkeit, mit der die C,- Kohlenwasserstoffe der Reaktionszone zugeführt werden, zur Geschwindigkeit, mit der in der Reaktionszone Sauerstoff verbraucht wird.
  • Gemäß der Erfindung wird Äthan bei niedrigen Drücken (in der Größenordnung von etwa 1 bis 7 at abs.) ohne Anwendung von Katalysatoren oxydiert. Die Reaktionsprodukte dieser Oxydation sind hauptsächlich Äthylenoxyd und Wasserstoffperoxyd. Die Oxydation erfolgt vorzugsweise in einem Kreislaufverfahren, d. h. man führt der katalysatorfreien Reaktionszone ein Gemisch von Äthan und großen Mengen Kreislaufgas des Verfahrens, welches wesentliche Anteile an Äthan und Äthylen enthält, zu. Sowohl Äthan als auch Äthylen reagieren mit Sauerstoff. Ihr Verbrauch wird durch eine entsprechende Beschickung des Reaktionsgefäßes ersetzt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die CZ Kohlenwasserstoffe, die in dem in die Reaktionszone eingeführten Gemisch enthalten sind, zu mindestens 20 Volumprozent aus Äthylen. Die Reaktion wird zweckmäßig bei einer Temperatur von etwa 450 bis 550°, vorzugsweise von etwa 460 bis 500°, durchgeführt. Mit dem Gemisch von Äthan und Kreislaufgas wird der Reaktionszone eine geringe Menge Sauerstoff zugeführt, dessen Menge vorzugsweise so bemessen wird, daß das Gemisch viel weniger Sauerstoff als CZ Kohlenwasserstoffe enthält. Die Zeitdauer, welche das Gasgemisch von Sauerstoff, C2 Kohlenwasserstoffen und anderen Kreislaufgasen zum Durchströmen der aufgeheizten Reaktionszone benötigt, beträgt vorzugsweise etwa 1 sec oder weniger.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Verweilzeit der Gase in der Reaktionszone und Reaktionstemperatur so eingestellt, daß weniger als etwa 65 °/o des in die Reaktionszone einströmenden Sauerstoffs verbraucht werden. Wenn der Sauerstoffverbrauch je Durchgang weniger als etwa 35°/a der der Reaktionszone zugeführten Sauerstoffmenge beträgt, erhält man die besten Ausbeuten an Äthylenoxyd. Die relativen Zuführungsgeschwindigkeiten von Cz-Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff in die Reaktionszone werden so bemessen, daß das Verhältnis von molarer Geschwindigkeit, mit der die CZ Kohlenwasserstoffe in die Reaktionszone eingeführt werden, zu der molaren Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff in der Reaktionszone verbraucht wird, zwischen etwa 10: 1 und 60: 1 liegt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird dieses Verhältnis zwischen 20: 1 und 35: 1 gehalten.
  • Im allgemeinen hängen hohe Ausbeuten an Äthylenoxyd bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten von einer Reihe wirtschaftlicher Überlegungen ab. Wie oben ausgeführt, ist es sehr erwünscht, das Verhältnis der CZ Kohlenwasserstoff-Zufuhr zum 0.-Verbrauch hoch zu halten. Dieses hohe Verhältnis kann aufrechterhalten werden, indem man der Reaktionszone frisches Äthan mit hoher Geschwindigkeit zuführt, so daß der Kreislaufstrom einen hohen Gehalt an Äthan und Äthylen hat. Außerdem kann dieses hohe Verhältnis von C,-Kohlenwasserstoff-Zufuhr zu 02 Verbrauch in einer gegebenen Anlage eingehalten werden, indem man große Mengen der Inertgase (d. h. CO, CO, CH., usw.) aus der Anlage abzieht, die sonst in den Kreislaufstrom zurückströmen würden. Dadurch steigen in den meisten Fällen die Kosten der Abtrennung der C2 Kohlenwasserstoffe aus dem abgezogenen Inertgas.
  • Eine weitere Möglichkeit, in einer Anlage gegebener Größe eine hohe Produktionsgeschwindigkeit sauerstoffhaltiger Produkte zu erzielen, besteht in der Erhöhung des Sauerstoffgehalts in der Reaktionszone. Selbst wenn dann der Prozentgehalt Sauerstoff, der j e Durchgang verbraucht wird, niedrig bleibt, ist die Gesamtmenge an Sauerstoff, die je Durchgang verbraucht wird, hoch. Es ist allerdings sehr unzweckmäßig, den Sauerstoffgehalt in der Reaktionszone so hoch zu wählen, daß die Explosionsgrenze erreicht wird.
  • Die Explosionsgrenzen derartiger Gasgemische sind schwierig zu errechnen. Experimentelle Daten zeigen aber, daß sich Betriebsschwierigkeiten ergeben können, wenn der Sauerstoffgehalt in der Reaktionszone etwa 150/, und mehr beträgt. Deshalb empfiehlt es sich, die Sauerstoffkonzentration in der Reaktionszone unter 15 °/o zu halten.
  • Die Wände der Reaktionszone sollen keine katalytische Wirkung auf die Oxydationsreaktion haben. Die Oberflächen bestehen daher zweckmäßig aus inerten Werkstoffen, wie transparentem Glas mit hohem Si 0z-Gehalt oder ähnlichen Stoffen. Ebenso gut sind Reaktionsgefäße, deren Innenwände mit geschmolzener Borsäure überzogen sind. Es scheint sehr zweckmäßig zu sein, die Innenwände des Reaktionsgefäßes von Metalloxyden praktisch frei zu halten. Die Reaktionsgefäße können sauber gehalten werden, indem man die Flächen von Zeit zu Zeit mit heißer Salpetersäure reinigt. Dadurch werden die Verunreinigungen aufgelöst, die sich gegebenenfalls an den Wänden niedergeschlagen haben. Innenauskleidungen von Borsäure können erneuert werden, indem man die Borsäure aus gesättigten Lösungen niederschlägt und dann auf etwa 700° erhitzt, um einen glatten Überzug zu gewinnen.
  • Die aus der Reaktionszone abströmenden Gase werden gekühlt, um das Wasserstoffperoxyd zu kondensieren, und dann im Gegenstrom zu einer kalten Absorptionsflüssigkeit, z. B. gepuffertem kaltem Wasser, geführt, um die kondensierbaren sauerstoffhaltigen Reaktionsprodukte auszuwaschen. Ein Teil der nicht kondensierbaren Anteile wird aus der Anlage abgezogen, der restliche Anteil im Kreislauf in die Reaktionszone zurückgeführt.
  • Nach der in Fig. 1 im Fließbild dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Sauerstoff, Äthan und äthylenhaltiges Kreislaufgas gemischt und in die Reaktionszone 10 eingeführt, in der eine gelenkte Oxydation der C2 Kohlenwasserstoffe erfolgt. Die Reaktionstemperatur liegt bei 450°. Dabei beträgt die Reaktionszeit etwa 1 sec oder weniger. Im allgemeinen nimmt die Reaktionszeit mit steigender Reaktionstemperatur ab. Wenn z. B. die Reaktionstemperatur 550° beträgt, soll die Verweilzeit der Gase in der Reaktionszone merklich unter 1 sec liegen. Wenn die Temperatur bei 450° liegt, kann die Verweilzeit in der Reaktionszone etwas mehr als 1 sec betragen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis von C2 Zufuhr zum 0,-Verbrauch zwischen 20: 1 und 35: 1. Die Reaktion wird ferner so geführt, daß der Sauerstoffverbrauch je Durchgang unter 35 °/o der in die Reaktionszone einströmenden Sauerstoffmenge liegt. Die Reaktion wird bei niedrigem Druck durchgeführt. Er liegt zwischen 1 und 7 at abs.
  • Die aus der Reaktionszone abströmenden sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffe und anderen Gase werden durch einen Kondensator 12 geleitet, in welchem Wasserstoffperoxyd, Wasser und einige Aldehyde aus dem Gasstrom entfernt werden. Das Wasserstoffperoxyd kann nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 461988 gereinigt werden. Der Kondensator 12 wird je nach dem Druck der in ihn einströmenden Gase vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen - 5 und + 40° betrieben. Die den Kondensator 12 verlassenden Gase werden in einen Gegenstromwäscher 14 geführt, in welchem Äthylenoxyd und Aldehyde aus dem Gasstrom entfernt werden. Das aus dem Wäscher abfließende Gemisch von Äthylenoxyd, Aldehyden und Wasser strömt durch eine geeignete Trennzone, z. B. die Fraktionierkolonne 16, in welcher Äthylenoxyd, Acetaldehyd, Formaldehyd und Wasser in geeigneter Weise voneinander getrennt werden. Die nicht kondensierbaren Gase werden nach Durchströmen des Wäschers 14 vorzugsweise im Kreislauf in die Reaktionszone zurückgeführt. Sie enthalten Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Sauerstoff, Methan, Äthan und Äthylen.
  • Um einen stetigen Betrieb aufrechtzuerhalten und unerwünschte Ansammlungen von Nebenprodukten der Reaktion zu verhindern, wird ein geringer Teil dieser nicht kondensierbaren Gase aus der Anlage entfernt. Nach einer bevorzugten Arbeitsweise werden etwa 5 bis 6 °/o der nicht kondensierbaren Gase abgezogen, welche für Heizzwecke verbraucht werden können.
  • Der aus der Trennstufe 18 abgezogene C,-Kohlenwasserstoff-Strom kann direkt in die Reaktionszone zurückgeführt oder einer weiteren Trennbehandlung unterworfen werden, die in dem Fließbild mit 20 bezeichnet ist. Ob es zweckmäßig ist, diese zusätzliche Trennstufe einzuschalten, hängt natürlich weitgehend von dem Verwendungszweck und dem Marktpreis des Äthans und Äthylens ab.
  • In den nachfolgenden fünf Erläuterungsbeispielen wird die Oxydation von Äthan zur Gewinnung von Äthylenoxyd und Wasserstoffperoxyd im einzelnen beschrieben. Die Zusammensetzung der Gesamtbeschickung der Reaktionszone (Frischgut -f- Kreislaufgas) in den Beispielen ist in Tabelle I, die Ausbeute an Reaktionsprodukten in Tabelle II angegeben.
  • Beispiel 1 1,94 Raumteile Äthan und 1,97 Raumteile Sauerstoff werden mit 59,4 Raumteilen Kreislaufgas gemischt. Die Zusammensetzung des Kreislaufgases beträgt, ausgedrückt in Volumprozent, hier etwa 29,5 °/o Äthan, 26,6 °/o Äthylen, 22,4 % Kohlenmonoxyd, 6,6 °/o Kohlendioxyd, 7 °/a Methan, 3,6 °/a Wasserstoff und 4,8 °/o Sauerstoff, woraus sich die in Tabelle I angegebene Zusammensetzung der Gesamtbeschickung ergibt. Das Gasgemisch wird durch eine aufgeheizte füllkörper- und katalysatorfreie Reaktionszone geleitet. Der Druck liegt etwas über Atmosphärendruck. Das Reaktionsgefäß ist ein zylindrisches Glasrohr von 1,66 cm Durchmesser und 83 cm Länge. Die Wände des Reaktionsrohres sind auf etwa 486° aufgeheizt. Die gesamte Verweilzeit der Gase in der Reaktionszone beträgt etwa 1 sec. Unter diesen Bedingungen beträgt der Sauerstoffverbrauch je Durchgang etwa 34°/o der in die Reaktionszone eingeführten Sauerstoffmenge und das Verhältnis von Beschickungsgeschwindigkeit der C2 Kohlenwasserstoffe (in Mol) zur Geschwindigkeit des Sauerstoffverbrauchs (in Mol) 20: 1. Das aus der Reaktionszone abströmende heiße Gasgemisch wird durch einen mittels Eiswasser auf etwa 0° gekühlten Kondensator geleitet. Dabei kühlen sich die Gase auf nahe 0° ab. Das im Gasstrom enthaltene Wasserstoffperoxyd wird hier zusammen mit etwas Acetaldehyd und Formaldehyd vollständig kondensiert. Die restlichen den Kondensator verlassenden Gase werden durch eine Bodenkolonne geleitet. In dieser fließt eine auf 0° abgekühlte Phosphatpufferlösung (p. 6) mit einer Geschwindigkeit von 0,002 Raumteilen Lösung je Raumteil Gas (Normalbedingungen) nach unten. Dadurch werden aus dem Gasstrom die restlichen sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffe entfernt, die in der Hauptsache aus Äthylenoxyd und etwas Aldehyd bestehen. Die aus der Kolonne abziehenden nicht kondensierbaren Gase werden in zwei Ströme aufgeteilt. Der eine dient dazu, die eingangs erwähnten 59,4 Raumteile nicht kondensierbares Kreislaufgas zu liefern, der restliche Teil wird abgezogen. Beispiel 2 Der Versuch wird entsprechend Beispiel l durchgeführt, jedoch mit einer etwas abgeänderten Beschickung (Tabelle I). Die Temperatur der Wandung des Reaktionsgefäßes beträgt 483'. Der Sauerstoffverbrauch je Durchgang beträgt 310/', und das Verhältnis von C2-Zufuhr zum 02 Verbrauch 32: 1. Beispiel 3 Der Versuch wird entsprechend Beispiel 1 und 2 durchgeführt, jedoch mit der Maßgabe, daß das Reaktionsgefäß mit Borsäure ausgekleidet ist. Die Temperatur der Wandung des Reaktionsrohres beträgt etwa 495°. Der Sauerstoffverbrauch je Durchgang beträgt 47°/o und das Verhältnis von C2 Zufuhr zum 02 Verbrauch 19: 1. Beispiel 4 Der Versuch wird entsprechend Beispie13 durchgeführt, jedoch mit der Maßgabe, daß die Temperatur der Wandung des Reaktionsgefäßes 489° beträgt. Der Sauerstoffverbrauch je Durchgang beträgt 440;'o und das Verhältnis von C2 Zufuhr zum 02 Verbrauch 56: 1.
  • Beispiel 5 Der Versuch wird entsprechend Beispie14 durchgeführt. Die Temperatur des Reaktionsgefäßes beträgt 485°. Der Sauerstoffverbrauch beträgt je Durchgang 190/0 und das Verhältnis von C2 Zufuhr zum 02 Verbrauch 58: 1.
  • In der nachfolgenden Tabelle I ist die Zusammensetzung der Beschickung für die vorstehenden Beispiele in Volumprozent angegeben. Tabelle II zeigt die Zusammensetzung des Reaktionsproduktes, ausgedrückt in Prozent des insgesamt verbrauchten Kohlenstoffs, welcher in die jeweilige im Reaktionsprodukt enthaltene Verbindung gegangen ist. Äthylen ist hier nicht als Produkt angeführt, da das gesamte Äthylen zwecks weiterer Oxydation im Kreislauf der Reaktionszone wieder zugeführt werden kann.
    Tabelle I
    Beschickung Beispiel, Volumprozent
    Bestandteile
    1 I 2 I 3 I 4 I 5
    C,H6................ 30,8 55,4 42,8 70,5 69,0
    C2H4 ................ 25,0 23,8 25,0 18,7 18,4
    CO ................. 21,0 7,8 16,4 3,2 2,6
    CO, ................. 6,2 1,2 3,4 0,4 0,4
    CH4 ............... 6,6 2,7 5,7 3,2 1,3
    H2 ................. 3,4 1,1 1,5 0,7 0,4
    02 .................. 7,6 8,1 5,2 3,4 8,0
    Tabelle II
    'Nach Umsetzung Beispiel, 1% C (verbraucht)
    Bestandteile 1 2 3 i 4 5
    (CH2)20*) . .. . .. . ... . 35,8 38,5 131,9 37,0 !49,2
    CH3CH0*) . . . . . . . . . . 13,3 26,9 1 ,26,3 20,4 . 24,3
    HCHO*) ............ 21,3 10,8 110,5 1. 16,0 10,1
    CO*) . . . . . . . . . . . . . . . . 18,6 15,7 20,2 12,3 10,1
    C02*) .............. 5,5 2,5 4,2 1,8 1,6
    CH4*) .............. 5,5 5,5 7,0 12,3 4,8
    H202**) ............ 0,29 0,611 0,33, 0,64 0,84
    *) Ausgedrückt als Prozent verbrauchter Kohlenstoff, welcher
    in den betreffenden Bestandteil gegangen ist.
    **) Ausgedrückt als Gramm H808 je Gramm verbrauchter
    Kohlenstoff
    Wie aus der Tabelle II zu ersehen ist, wird die beste Ausbeute im Beispiel s erzielt. Dieses Beispiel hat das höchste Verhältnis von C2 Zufuhr zum OZ Verbrauch und den niedrigsten Prozentsatz Sauerstoffverbrauch j e Durchgang. Umgekehrt wird die niedrigste Ausbeute im Beispiel 3 erzielt. Dieses hat das niedrigste Verhältnis von C2 Zufuhr zum 0z Verbrauch und den höchsten Prozentsatz Sauerstoffverbrauch je Durchgang.
  • Die Bedeutung des Verhältnisses von C, -Zufuhr zum 02 Verbrauch und des Prozentsatzes Sauerstoffverbrauch je Durchgang ist in den Fig. 2 und 3 graphisch dargestellt. In Fig. 2 ist die Äthylenoxydausbeute als Ordinate über dem Prozentsatz Sauerstoffverbrauch je Durchgang als Abszisse aufgetragen. Die Äthylenoxydausbeute ist als Prozentsatz verbrauchtes Äthan ausgedrückt. In Fig.2 sind drei typische Kurvenzüge eingezeichnet, die einem von oben nach unten abnehmenden Verhältnis von C2 Zufuhr zum 02 Verbrauch entsprechen. Alle drei Kurven fallen mit zunehmendem Sauerstoffverbrauch je Durchgang stark nach unten ab. Danach werden maximale Äthylenoxydausbeuten bei einem hohen Verhältnis von C2 Zufuhr zum 0z Verbrauch und bei einem niedrigen Prozentsatz Sauerstoffverbrauch erzielt. Die Kurven zeigen, daß noch höhere Ausbeuten an Äthylenoxyd erhalten werden, wenn der Prozentsatz Sauerstoffverbrauch auf unter 20 sinkt, aber die Wirtschaftlichkeit der Anlage wird mit einem niedrigen Prozentsatz an verbrauchtem Sauerstoff schlechter. Das rührt davon her, daß die Reaktionszone je Tonne Reaktionsprodukt erheblich größer bemessen werden muß und der Umlauf des Kreislaufgases untragbar groß wird.
  • Das gleiche gilt für ein steigendes Verhältnis von C2 Zufuhr zum 02 Verbrauch. Wenn auch ein Betrieb bei einem Verhältnis von beispielsweise über 60 bei gegebenem Prozentsatz Sauerstoffverbrauch höhere Äthylenoxydausbeuten ergibt, werden dann die Probleme der Kreislaufführung der Reaktionsgase erheblich schwieriger. Demzufolge ist es zweckmäßig, bei einem Verhältnis von C, -Zufuhr zum 02 Verbrauch von unter 60 zu arbeiten. Wie oben ausgeführt, liegt der bevorzugte Bereich dieses Verhältnisses zwischen etwa 35: 1 und 20 : 1. Wenn dieses Verhältnis unter etwa 20: 1 absinkt, nimmt die Äthylenoxydausbeute sehr merklich ab, und wenn das Verhältnis über 35: 1 steigt, machen die Kosten der Kreislaufführung das Verfahren unrentabel.
  • Fig. 3 zeigt zunächst den Anstieg der Äthylenoxydausbeute mit zunehmendem Verhältnis von C2-Zufuhr zum 02 Verbrauch. Die Kurve beginnt bei einem Verhältnis von etwa 25: 1 abzuflachen. Bei der errechneten Kohlenstoffausbeute ist das im Kreislaufstrom enthaltene Äthylen nicht berücksichtigt, da dieses in die Reaktionszone zurückströmt. Die angegebene Kohlenstoffausbeute bezieht sich nur auf die Ausbeute an Äthylenoxyd, Acetaldehyd und Formaldehyd; Methan, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd und Wasserstoff sind bezüglich der Kohlenstoffausbeute als Zersetzungsprodukte anzusehen.
  • Fig. 3 zeigt ferner, daß die Kohlenstoffausbeute bei erhöhtem Prozentsatz je Durchgang verbrauchten Sauerstoffs etwas, aber doch wahrnehmbar abfällt. Wie bei Fig. 2 ausgeführt wurde, wirkt sich ein erhöhter Sauerstoffverbrauch am stärksten auf die Äthylenoxydausbeute aus. Der Prozentsatz je Durchgang verbrauchten Sauerstoffs wird zweckmäßig gelenkt, indem man den Prozentgehalt Sauerstoff in dem aus der Reaktionszone abströmenden Gasgemisch bestimmt und entsprechend dem gefundenen Gehalt (a) entweder die Gesamtmenge der durch die Reaktionszone strömenden Gase oder (b) die Temperatur der Reaktionszone oder (c) beide Werte entsprechend einstellt.
  • Die Reaktionszone kann mit Inertgut gefüllt sein, wie Raschigringen aus Glas, ohne daß die Ausbeute an Reaktionsprodukt merklich beeinflußt wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Äthylenoxyd und Wasserstoffperoxyd aus Äthan, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine katalysatorfreie Reaktionszone mit im wesentlichen inerten Begrenzungsflächen, die auf einer Temperatur zwischen etwa 450 und 550° gehalten wird, ein Gemisch von Äthan, stark äthylenhaltigem Kreislaufgas des Verfahrens und so viel Sauerstoff einführt, daß das Gemisch weniger Sauerstoff als C2 Kohlenwasserstoffe enthält, das Gemisch bei einem Reaktionsdruck zwischen Atmosphärendruck und 7 at und einer Verweilzeit von einem Sekundenbruchteil bis zu 2 sec durch die Reaktionszone führt, dabei Verweilzeit und Temperatur so wählt, daß weniger als 65 °/o des zugeführten Sauerstoffs verbraucht werden, und die Zuführungsgeschwindigkeit von C2-Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff so lenkt, daß das Verhältnis der Zuführungsgeschwindigkeit der C2 Kohlenwasserstoffe zu der Geschwindigkeit, mit welcher der Sauerstoff verbraucht wird, zwischen 10: 1 und 60: 1 beträgt, und daß man die oxydierten Kohlenwasserstoffe und das Wasserstoffperoxyd von den Reaktionsgasen abtrennt und zumindest einen Teil der nicht oxydierten Kohlenwasserstoffe und des nicht verbrauchten Sauerstoffes als Kreislaufgas in die Reaktionszone zurückgeführt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Reaktionszone zugeführten Cä Kohlenwasserstoffe mindestens zu 20 Volumprozent aus Äthylen bestehen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Menge des der Reaktionszone zugeführten Sauerstoffes auf unter 15 Volumprozent der Gesamtbeschickung hält.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verweilzeit des durch die Reaktionszone geleiteten Gasgemisches auf unter 1 sec hält.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verhältnis der Zuführungsgeschwindigkeit der C2 Kohlenwasserstoffe zur Verbrauchsgeschwindigkeit des Sauerstoffes zwischen etwa 20: 1 und 35: 1 hält.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Verweilzeit und Reaktionstemperatur so einstellt, daß 30 bis 65 °/o des in die Reaktionszone eintretenden Sauerstoffes verbraucht werden. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 530 509.
DEN9245A 1953-07-24 1954-07-23 Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von AEthylenoxyd und Wasserstoffperoxyd aus AEthan Pending DE1005052B (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2530509A (en) * 1950-11-21 Production of propylene oxide

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