DE1090641B

DE1090641B - Method and apparatus for reacting a solid, in particulate form, heat-evaporable reactant with a gaseous reactant

Info

Publication number: DE1090641B
Application number: DEC16538A
Authority: DE
Inventors: Wilton H Lind
Original assignee: California Research LLC
Current assignee: California Research LLC
Priority date: 1957-03-29
Filing date: 1958-03-26
Publication date: 1960-10-13
Also published as: GB819051A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Umsetzung eines festen, in Teilchenform vorliegenden, in der Hitze verdampfbaren Reaktionsteilnehmers mit einem gasförmigen Reaktionsteilnehmer Gegenstand der Erfindung sind eine Vorrichtung und ein Verfahren, um feste, in der Hitze verdampfbare Reaktionsteilnehmer in Teilchenform in einem heißen gasförmigen Reaktionsteilnehmer zu dispergieren und zu verdampfen und so die Umsetzung zu bewirken. Method and apparatus for converting a solid, in particulate form present, in the heat vaporizable reactant with a gaseous Reaction participants The invention relates to a device and a method to solid, heat-evaporable reactants in particulate form in one hot gaseous reactants to disperse and evaporate and such effect the implementation.

In vielen Verfahren gibt es Stufen, in denen feste Stoffe in Teilchenform mit heißen gasförmigen Stoffen umgesetzt werden, z. B. bei dem Verfahren zur Hertellung von Phthalonitril, bei welchem Phthalsäure mit heißem Ammoniakgas zusammengebracht wird. In many processes there are stages in which solids are in particulate form be reacted with hot gaseous substances, e.g. B. in the process of creation of phthalonitrile, in which phthalic acid is combined with hot ammonia gas will.

Diese Verfahren werden häufig in der Weise durchgeführt, daß man den festen Stoff schmilzt und den heißen gasförmigen Stoff über den geschmolzenen festen Stoff strömen läßt, wobei dieser verdampft und die Umsetzung stattfindet. Dieses übliche Verfahren hat jedoch zahlreiche Nachteile und führt zu unter wünschten Nebenreaktionen und zur Bildung von Ablagerungen von geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Stoffen auf den Innenwänden der Anlage und deren Leitungen. Bei den üblichen Verfahren zum Umsetzen von Phthalsäure mit heißem Ammoniakgas in einer Verdampfungszone oder einem Verdampfer treten z. B. unerwünscht hohe Dekarboxylierungen und eine Korrosion der Anlage ein. Die sich auf den Verdampferwänden bildenden Ablagerungen erfordern ein häufiges Stillegen der Anlage.These procedures are often carried out in such a way that the solid substance melts and the hot gaseous substance over the molten solid Can flow substance, this evaporates and the reaction takes place. This However, conventional processes have numerous disadvantages and lead to undesirable side reactions and for the formation of deposits of molten or semi-molten substances on the inner walls of the system and its lines. With the usual procedures for Reacting phthalic acid with hot ammonia gas in an evaporation zone or a Evaporators occur z. B. undesirably high decarboxylation and corrosion of the Plant a. The deposits that form on the evaporator walls require a frequent shutdown of the system.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung, um feste, in der Hitze verdampfbare Reaktionsteilnehmer in Teilchenform mit einem erhitzten gasförmigen Reaktionsteilnehmer umzusetzen, wobei die Bildung von Ablagerungen in der Anlage und den Leitungen verhindert und Nebenreaktionen auf ein Minimum herabgesetzt werden. The present invention relates to a method and a Device to generate solid, heat-evaporable reactants in particulate form react with a heated gaseous reactant, forming of deposits in the system and pipes and prevents side reactions be reduced to a minimum.

Der gasförmige Reaktionsteilnehmer wird bei einer Temperatur gehalten, die wesentlich über der Erweichungstemperatur der festen Teilchen liegt, und diese werden in einem Trägerstrom aus inertem Gas bei einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur mitgeführt. Das inerte Gas wird mit den mitgeführten Teilchen in den gasförmigen Reaktionsteilneh mer geleitet, so daß die festen Teilchen in diesem dispergiert, mit diesem umgesetzt und durch ihn verdampft werden. The gaseous reactant is held at a temperature which is significantly above the softening temperature of the solid particles, and this are in a carrier stream of inert gas at a temperature below the softening temperature carried along. The inert gas is with the entrained particles in the gaseous Reaction participants passed so that the solid particles are dispersed in this, implemented with this and evaporated through it.

Es ist bereits bekannt, feste Stoffe in reaktionsfähigen Gasen zu dispergieren und sie dann zur Erzielung der gewünschten Umwandlung auf hohe Temperaturen zu erhitzen. Bei diesen Stoffen handelt es sich jedoch um feste Brennstoffe, die, ohne vorher zu erweichen oder zu schmelzen, bei den hierfür erforderlichen hohen Temperaturen direkt in gasförmige Produkte übergehen. It is already known to convert solid substances into reactive gases dispersing them and then applying them to high temperatures to achieve the desired conversion to heat. However, these substances are solid fuels that, without previously softening or melting, at the high levels required for this Temperatures pass directly into gaseous products.

In den Zeichnungen wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. The drawings illustrate an exemplary embodiment of the invention shown.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Apparates und der Fließstufen, die verwendet werden; Fig. 2 zeigt einen teilweisen Querschnitt des Wasserkühlteiles der in Fig. 1 gezeigten Anlage; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der Wasserkühlanlage entlang der Linie 3-3 von Fig. 2. Fig. 1 shows a schematic representation of an apparatus and the Flow stages that are used; Fig. 2 shows a partial cross section of the Water cooling part of the system shown in Fig. 1; Fig. 3 shows a cross section of the water cooling system along line 3-3 of FIG. 2.

Die Umsetzung von Phthalsäuren mit Ammoniak zu Phthalonitrilen ist beispielsweise eine Reaktion, bei der die Erfindung vorteilhaft angewandt werden kann. The reaction of phthalic acids with ammonia to form phthalonitriles is for example a reaction in which the invention can be advantageously used can.

Diese Umsetzung wird nachfolgend erläutert. Die bei der Herstellung von Nitrilen aus Isophthalsäure, Terephthalsäure und deren Gemischen auftretenden Schwierigkeiten sind wegen der höheren Siede- und Schmelzpunkte der Isophthalsäure und der Terephthalsäure größer als bei der Erzeugung von aliphatischen Nitrilen und ortho-Phthalonitril. Bei Anwendung auf die Herstellung von Nitrilen ist die erfindungsgemäße Arbeitsweise besonders bei der Herstellung von Nitrilen aus Isophthalsäure und Terephthalsäure besonders vorteilhaft.This implementation is explained below. The one in the making of nitriles occurring from isophthalic acid, terephthalic acid and their mixtures Difficulties are due to the higher boiling and melting points of isophthalic acid and the terephthalic acid greater than in the production of aliphatic nitriles and ortho-phthalonitrile. When applied to the manufacture of nitriles, the Procedure according to the invention especially in the preparation of nitriles from isophthalic acid and terephthalic acid are particularly advantageous.

Fig. 1: Feste Isophthalsäure in Teilchenform und Terephthalsäure, deren Teilchengröße zwischen z. B. etwa 4 bis 0,074 mm und vorzugsweise zwischen etwa 2 und 0,149 mm liegt, wird in den Säurebeschickungsbehältern 1 und 2 aufbewahrt, die mit einem Druck z. B. von etwa 1,4 bis 4,2 kg/cm2 betrieben werden. Fig. 1: Solid isophthalic acid in particle form and terephthalic acid, whose particle size between z. B. about 4 to 0.074 mm and preferably between is about 2 and 0.149 mm, is stored in the acid loading tanks 1 and 2, the one with a print z. B. operated from about 1.4 to 4.2 kg / cm2 will.

Durch Ventil 3 in Leitung 5 und Ventil 4 in Leitung 6 kann die Säure entweder von einem oder von beiden der Säurezuführungsbehälter 1 und 2 in Leitung 7 und dann in dieser mit einer Geschwindigkeit weitergeführt werden, die von einem Sternzuführungsventil 8, das durch den Motor 16 angetrieben wird, reguliert wird. Sobald die Säureteilchen das Ventil 8 passieren, werden sie von einem Strom eines inerten Trägergases, z. B. Stickstoff, fortgeführt, und zwar, wenn es sich um Isophthal- und Terephthalsäuren handelt, bei einer Temperatur von etwa 15 bis 2040 C und einer Geschwindigkeit die sich so zur Säurebeschickungsgeschwindigkeit verhält, daß die in dem inerten Trägergas mitgeführten Säureteilchen gut hierin dispergiert werden. Das inerte Trägergas wird durch Leitung 9 in die Leitung 7 mit einem Druck von beispielsweise etwa 1,4 bis 4,2 kgZcm2 eingeführt. Die Säureteilchen werden von dem inerten Trägergas durch Leitung 7 zum Verbindungspunkt von Leitung 7 mit Leitung 10 geführt und fließen mit diesem in einen durch Leitung 10 in der angezeigten Richtung fließenden heißen Ammoniakstrom. Die Ammoniakmenge in der Leitung 10 steht hierbei in einem Verhältnis von 2 bis 25 Mol Ammoniak pro Mol Säure. Beim Zusammentreffen der Säureteilchen mit dem heißen Ammoniakstrom, der z. B. bei einer Temperatur von etwa 426 bis 5330 C gehalten wird, setzt sich die Säure sofort mit dem Ammoniak unter Bildung von Ammoniumphthalat um, das seinerseits sofort in dem heißen Ammoniak verdampft.The acid can through valve 3 in line 5 and valve 4 in line 6 either or both of the acid supply tanks 1 and 2 in line 7 and then continue in this at a speed that of a Star feed valve 8 driven by motor 16 is regulated. As soon as the acid particles pass the valve 8, they become one by a stream inert carrier gas, e.g. B. nitrogen, if it is isophthalic and terephthalic acids, at a temperature of about 15 to 2040 C and one Speed that is related to the acid feed speed that the acid particles entrained in the inert carrier gas are well dispersed therein. The inert carrier gas is passed through line 9 into line 7 at a pressure of, for example about 1.4 to 4.2 kgZcm2 introduced. The acid particles are removed from the inert carrier gas passed through line 7 to the connection point of line 7 with line 10 and flow with this in a hot flowing through line 10 in the direction indicated Ammonia stream. The amount of ammonia in the line 10 is here in a ratio from 2 to 25 moles of ammonia per mole of acid. When the acid particles meet with the hot ammonia stream that z. B. at a temperature of about 426 to 5330 C, the acid will immediately sit with the ammonia to form Ammonium phthalate, which in turn evaporates immediately in the hot ammonia.

Diese im wesentlichen sofortige Umwandlung der Säureteilchen in die Dampfform verhindert Ablagerungen von geschmolzenen und flüssigen Zwischenprodukten an den Metalleitungen und sonstigen Teilen der Anlage, die zu unerwünschten Nebenreaktionen führen, besonders wenn sie durch das Metall während der Berührung katalysiert werden. Der heiße Ammoniakstrom kann in die Leitung mit einem Druck von z. B. etwa 1.4 bis 4,2 kg/cm2 eingeführt werden. This essentially instantaneous conversion of the acid particles into the Vapor form prevents deposits of molten and liquid intermediate products on the metal pipes and other parts of the system that lead to undesirable side reactions especially if they are catalyzed by the metal during touch. The hot ammonia stream can be fed into the line at a pressure of e.g. B. about 1.4 to 4.2 kg / cm2 can be introduced.

Wenigstens ein Teil von Leitung 7 nahe der Verbindungsstelle von Leitung 7 mit Leitung 10 ist mit einem Kühlmantel 11 umgeben, dem durch Leitung 12 kaltes Wasser zugeführt und durch Leitung 13 wieder abgeführt wird. Leitung 7 wird gekühlt, um eine Hitzeübertragung von der heißen Ammoniakleitung 10 zu vermeiden, da sonst die Säureteilchen in Leitung 7 vor dem Eintritt in Leitung 10 schmelzen könnten.At least part of line 7 near the junction of line 7 with line 10 is surrounded by a cooling jacket 11, which is cold through line 12 Water is supplied and discharged again through line 13. Line 7 is cooled, to avoid heat transfer from the hot ammonia line 10, otherwise the acid particles in line 7 could melt before entering line 10.

Obgleich ein wesentlicher Teil der festen Säureteilchen beim Eintritt aus Leitung 7 in Leitung 10 sofort in dem heißen Ammoniakstrom verdampft und umgesetzt wird, kann es doch möglich sein, daß ein geringer Teil dieser Teilchen nicht sofort nach der Einführung in den heißen Ammoniakstrom vollständig umgesetzt und verdampft wird. Das Ammoniak-Stickstoff-Säuregemisch in Leitung 10 wird daher in eine Verdampferverweilzone 14 geführt, die die vollständige Verdampfung vollenden soll. Die Verweilzone des Verdampfers 14 wird auf einer Temperatur gehalten, die ausreichend hoch ist, um den Inhalt der Zone 14 in den Dehydrierungsapparat 15 bei einer Temperatur, z. B. zwischen etwa 315 und 4260 C, vorzugsweise zwischen etwa 343 und 3980 C, zu bringen. Die Verweilzone des Verdampfers 14 kann durch äußere Heizvorrichtungen (nicht gezeigt) erhitzt werden, um die an die Umgebung abgegebene Wärme auszugleichen und so die gewünschte Temperatur beizubehalten. Although a substantial part of the solid acid particles on entry from line 7 in line 10 immediately evaporated and reacted in the hot ammonia stream it may be possible that a small part of these particles does not immediately after being introduced into the hot ammonia stream, it is completely reacted and evaporated will. The ammonia-nitrogen-acid mixture in line 10 is therefore in an evaporator residence zone 14 led, which is to complete the complete evaporation. The dwell zone of the Evaporator 14 is maintained at a temperature that is sufficiently high to transfer the contents of zone 14 to dehydrator 15 at a temperature, e.g. B. between about 315 and 4260 ° C, preferably between about 343 and 3980 ° C. The residence zone of the evaporator 14 can be provided by external heating devices (not shown) be heated to compensate for the heat given off to the environment and so the Maintain desired temperature.

Der Inhalt der Verweilzone des Verdampfers 14 wird in den Dehydrierungsapparat 15 geleitet, der mit Heizvorrichtungen, z. B. elektrischen Heizkörpern 20, die ihre Energie aus einer Spannungsquelle 20 erhalten, zur Aufrechterhaltung einer Temperatur im Apparat 15 von z. B. etwa 371 bis 4820 C und vorzugsweise von etwa 398 bis 4540 C versehen ist. Die in den Apparat 15 eintretende Phthalsäure und das Ammoniak werden in diesem in Gegenwart eines Dehydrierungskatalysators unter Bildung von Phthalonitrilen umgesetzt. Die Raumgeschwindigkeit der dem Apparat 15 zugeführten Säure kann zwischen etwa 160,3 und etwa 5610,5 kg/m8/Std., vorzugsweise zwischen 320,6 und 2404,5 kg/ms/Std., betragen. The contents of the residence zone of the evaporator 14 are sent to the dehydrator 15 headed who with Heating devices, e.g. B. electric radiators 20, their Received energy from a voltage source 20 to maintain a temperature in apparatus 15 of e.g. B. about 371 to 4820 C and preferably from about 398 to 4540 C is provided. The phthalic acid and ammonia entering the apparatus 15 are in this in the presence of a dehydrogenation catalyst with the formation of phthalonitriles implemented. The space velocity of the acid fed to the apparatus 15 can be between about 160.3 and about 5610.5 kg / m8 / hour, preferably between 320.6 and 2404.5 kg / ms / hour, be.

Für die vorliegenden Zwecke sind Katalysatoren, wie z. B. aktivierte Tonerde, Kieselsäure und Thorerde, die bei den Verfahrenstemperaturen beständig sind, besonders geeignet. Andere geeignete Katalysatoren sind Oxyde von Zirkon, Beryllium, Wolfram und Vanadium und basisches Aluminiumphosphat, basisches Aluminiumsulfat und Phosphorsäure. Wenn ein Träger für den Katalysator erforderlich ist, verwendet man Materialien wie z. B. Aluminiumoxyd. For the present purposes, catalysts such as. B. activated Alumina, silicic acid and thore earth, which are stable at the process temperatures are particularly suitable. Other suitable catalysts are oxides of zirconium, Beryllium, tungsten and vanadium and basic aluminum phosphate, basic aluminum sulfate and phosphoric acid. If a support is required for the catalyst, use to use materials such as B. alumina.

Die in Zone 15 gebildeten dampfförmigen Umsetzungsprodukte werden durch die Leitung 22 einer Anlage für die Abscheidung des Phthalonitrils aus den Reaktionsdämpfen zugeführt. Diese Anlage, die nicht gezeigt ist, kann z. B. Lösungsmittel zum Herauslösen des Phthalonitrils aus den Reaktionsdämpfen oder eine Vorrichtung zum Auskristallisieren des Phthalonitrils aus den Reaktionsdämpfen enthalten. The vaporous reaction products formed in zone 15 are through the line 22 of a plant for the separation of the phthalonitrile from the Reaction vapors supplied. This system, which is not shown, can, for. B. Solvent to dissolve the phthalonitrile from the reaction vapors or a device to crystallize the phthalonitrile from the reaction vapors.

Leitung 22 ist auch mit Heizvorrichtungen versehen, die - falls notwendig - dafür sorgen, daß die Stoffe in Leitung 22 in Dampfform bleiben, bis sie die Phthalonitrilgewinnungsanlage erreicht haben, z. B. bis sie mit einem für Phthalonitril geeigneten Lösungsmittel in Berührung kommen. Die Dämpfe der Leitung 22 werden vorzugsweise bei einer Temperatur z. von etwa 315 bis 4260 C, vorzugsweise im Bereich von 343 bis 3980 C, gehalten, um die Entstehung von meta-Cyanbenzamid herabzusetzen.Line 22 is also provided with heating devices that - if necessary - Ensure that the substances in line 22 remain in vapor form until they reach the phthalonitrile production plant have achieved e.g. B. until they are mixed with a solvent suitable for phthalonitrile come into contact. The vapors in line 22 are preferably at a temperature z. from about 315 to 4260 C, preferably in the range from 343 to 3980 C, held, to reduce the formation of meta-cyanobenzamide.

In Fig. 2 werden - teilweise im Schnitt - Einzelheiten der Kühlmantelanlage um Leitung 7 gezeigt, die den Inhalt von Leitung 7 über die Länge dieser Leitung auf einer Temperatur, vorzugsweise zwischen 15 und 2040 C, halten, d. h. unter der Schwellentemperatur, bei welcher die Säureteilchen der Leitung 7 anfangen zu erweichen, zu schmelzen oder zu sintern. In Fig. 2 - partially in section - details of the cooling jacket system shown around line 7, the contents of line 7 over the length of that line hold at a temperature, preferably between 15 and 2040 C, d. H. under the Threshold temperature at which the acid particles in line 7 begin to soften, to melt or to sinter.

Leitung 7 ist von einem Mantel 11 umgeben. Kaltes Wasser wird in den Zwischenraum 26 zwischen Leitung 7 und dem Mantel 11 durch Leitung 12 eingeführt und durch Leitung 13 wieder abgeführt. Um zu verhindern, daß das kalte Wasser in direkter Richtung von Leitung 12 zu Leitung 13 strömt, ohne durch den Zwischenraum26 zu zirkulieren, ist eine Sperre an jeder Seite von Leitung 7, wie in Fig. 3 gezeigt, angebracht. Diese Sperre kann ein Draht oder Stab mit einem annähernd gleichen Durchmesser wie die Breite des Zwischenraumes 26 sein und kann mit Leitung 7 verschweißt sein. Das durch Leitung 12 eintretende Wasser muß so durch den oberen Teil des Zwischenraumes 26 in Richtung auf die Ammoniakleitung 10 fließen und dann um die Enden des Stabes 29 und in den unteren Teil des Zwischenraumes 26, von wo es in die Abführungsleitung 13 fließt. Auf diese Weise kann die Stickstoff-Säure-Leitung 7 bis zur Verbindungsstelle von Leitung 7 mit Leitung 10 auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden, wodurch die Säureteilchen in Leitung 7 ihre Schmelz- oder Erweichungstemperatur erst beim Eintritt in den heißen Ammoniakstrom der Leitung 10 erreichen. Um eine direkte Wärmeübertragung von den Wänden von Leitung 10 auf den Wasserkühlmantel 11 zu vserhindern, sind mit Flansch versehene ringförmige Glieder 30 vorgesehen, an die die Wasserkühlmantelanlage mit Flanschen 35, die an Mantel 11 befestigt sind, geschraubt wird. So erfolgt die Wärmeübertragung vor den Wänden von Leitung 10 auf den Wasserkühlmantel an einer Stelle, die weit entfernt von dem Verbindungspunkt von Leitungen 7 und 10 ist, wo die stärkste Kühlung erforderlich ist, da die wesentliche Wärmeübertragung an dieser Verbindungsstelle durch Strahlung stattfindet.Line 7 is surrounded by a jacket 11. Cold water is in the Intermediate space 26 between line 7 and jacket 11 is introduced through line 12 and discharged again through line 13. To prevent the cold water from getting in flows in a direct direction from line 12 to line 13 without passing through the intermediate space26 to circulate there is a barrier on each side of line 7 as shown in Fig. 3 appropriate. This lock can be a wire or rod of approximately the same diameter be the same as the width of the gap 26 and can be welded to the line 7. The water entering through line 12 must pass through the upper part of the space 26 towards the ammonia line 10 and then around the ends of the rod 29 and into the lower part of the space 26, from where it enters the discharge line 13 flows. In this way, the nitrogen-acid line 7 can reach the connection point from line 7 to line 10 are maintained at a desired temperature, whereby the acid particles in line 7 their melting or softening temperature only when Reach entry into the hot ammonia stream of line 10. To direct heat transfer from the walls of Line 10 to the water cooling jacket 11 to prevent, Flanged annular members 30 are provided to which the water cooling jacket system with flanges 35, which are attached to jacket 11, is screwed. This is how the Heat transfer in front of the walls of line 10 to the water cooling jacket at one Place that is far from the junction of lines 7 and 10, where the strongest cooling is required as the essential heat transfer occurs at this Junction takes place by radiation.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der Kühlmantelanlage der Fig. 2 entlang der Linie 3-3 der Fig. 2. Aus dem Schnitt ist ersichtlich, daß die Stäbe29 den Raum zwischen Leitung 7 und Mantel 11 ausfüllen und das im oberen Teil des Hohlraumes 26 eintretende Kühlwasser zwingen, die Länge des Hohlraumes 26 zu durchfließen, bevor es in den unteren Teil des Hohlraumes 26 eintreten kann. FIG. 3 shows a cross section of the cooling jacket system in FIG. 2 the line 3-3 of Fig. 2. From the section it can be seen that the rods 29 the space Fill between line 7 and jacket 11 and that in the upper part of the cavity 26 force entering cooling water to flow through the length of the cavity 26, before it can enter the lower part of the cavity 26.

Nach dem neuen Verfahren werden also die Phthalsäureteilchen so lange unter ihrer Schmelz- oder Erweichungstemperatur gehalten, bis sie in den heißen Ammoniakstrom fließen, in dem sie im wesentlichen sofort dispergiert, mit diesem umgesetzt und verdampft werden, während bei den bisher bekannten Verfahren zum Umsetzen fester Phthalsäureteilchen mit Ammoniak die feste Säure geschmolzen und durch Durchführen von Ammoniak durch das geschmolzene Material und Wärmezuführung verdampft wird. According to the new process, the phthalic acid particles will be so long kept below their melting or softening temperature until they are in the hot Ammonia flow, in which it is dispersed essentially instantly, with this implemented and vaporized, while in the previously known method for implementation solid phthalic acid particles are melted with ammonia and the solid acid is carried through of ammonia is vaporized by the molten material and heat input.

Gegenüber den bekannten Verfahren, feste Phthalsäureteilchen mit Ammoniak umzusetzen, ergeben sich so bedeutende Vorteile. Die Teilchen treten so schnell in Dampfform in das heiße Reaktionsgas, daß keine geschmolzenen oder flüssigen Zwischenprodukte die Metallteile der Anlage berühren. Ein solcher Kontakt würde wegen der katalytischen Wirkung des Metalls zu hohen Dekarboxylierungsreaktionen, anderen Nebenreaktionen und hoher Korrosion der Anlage führen. Compared to the known method, solid phthalic acid particles with Implementing ammonia results in significant advantages. The particles occur like this quickly in vapor form in the hot reaction gas that no melted or liquid Intermediate products touch the metal parts of the system. Such a contact would too high decarboxylation reactions due to the catalytic effect of the metal, other side reactions and high corrosion of the system.

Die Abwesenheit einer intermediären geschmolzenen oder flüssigen Phase - außer vielleicht in einem kurzen vorübergehenden Zeitintervall - schließt die Anhäufung dieser Phasen als Ablagerungen an den Wänden der Anlage und den Verbindungsleitungen aus.The absence of an intermediate molten or liquid phase - except perhaps in a short temporary time interval - closes the These phases accumulate as deposits on the walls of the system and the connecting lines the end.

Weitere Vorteile sind, daß der heiße Ammoniakstrom in dem die festen Säureteilchen verdampft werden, im wesentlichen die ganze Verdampfungswärme liefert, obgleich auch durch den Stickstoffstrom der Anlage etwas Wärme zugeführt werden kann. Dies jedoch nur so lange, wie die Temperatur des Stickstoffstromes unter der Erweichungstemperatur der Säureteilchen gehalten wird. Die Anwesenheit von Stickstoff sorgt auch dafür, daß das Ammoniak mit den Säureteilchen nur im Hauptammoniakstrom in Berührung kommt, d. h., durch die Anwesenheit des Stickstoffs kann das Ammoniak nicht in einen Teil der Stickstoffleitung dringen und zusammenballende Massen von Ammoniumphthalat bilden und Reaktionshitze erzeugen. Die Phthalsäureteilchen verdampfen außerordentlich schnell, wenn sie in den Ammoniakstrom treten, da sie dem heißen Ammoniak in dem im Stickstoffträgergas dispergierten Zustand eine maximale Oberfläche bieten. Further advantages are that the hot ammonia stream in which the solid Acid particles are vaporized, essentially providing all of the heat of vaporization, although some heat is also supplied to the system by the nitrogen flow can. However, this only as long as the temperature of the nitrogen flow is below the Softening temperature of the acid particles is maintained. The presence of nitrogen also ensures that the ammonia with the acid particles is only in the main ammonia stream comes into contact, d. that is, the presence of nitrogen can release ammonia does not penetrate any part of the nitrogen line and accumulate masses of Form ammonium phthalate and generate heat of reaction. The phthalic acid particles evaporate extremely fast when they step into the ammonia stream, since they are called that Ammonia in the state dispersed in the nitrogen carrier gas has a maximum surface area Offer.

Die Fließgeschwindigkeit und Temperatur des heißen Ammoniakstromes können durch einen üblichen Wärmeausgleich festgelegt werden und so angepaßt werden, daß den Stoffen, die nach im wesentlichen adiabatischer Verdampfung der Phthalsäure im heißen Ammoniak in den Dehydrierungsapparat eintreten, die gewünschte Temperatur haben. Die Fließgeschwindigkeit des Stickstoffstromes ist durch die Teilcherlgröße und physikalischen Eigenschaften des durch ihn beförderten festen Stoffes gegeben, wobei die Menge des zu befördernden festen Stoffes und der erwünschte Dispersionsgrad im Stickstoff zu berückwichtigen sind. In einer Anlage für ein Verfahren zum Umsetzen von Phthalsäuren mit Ammoniak sollten wenigstens die Verweilzone des Verdampfers 14, die in Zeichnung gezeigten Teile der Leitungen 10, 12 und 13, die Kühkvassermantelanlage und ein Teil der Leitung 7 von seiner Verbindungsstelle mit Leitung 10 bis- zur äußeren Lage des Kühlwassermantels 11 aus säurefesten Nickel-Molybdän-Legierungen (etwa 26 bis 30 °/o Mo, etwa 4 bis 701o Fe, max. 1 °/o Si, max. f °/o Cr, max. 1 °/o Mn, max. O,120/o C, Rest Ni) hergestellt sein, da diese Materialien die Dekarboxylierung von Phthalsäuren nicht merklich katalysieren und äußerst widerstandsfähig gegen Korrosion sind. The flow rate and temperature of the hot ammonia stream can be determined by a normal heat balance and adapted in this way, that the substances that after essentially adiabatic evaporation of phthalic acid Enter the dehydration apparatus in the hot ammonia, the desired temperature to have. The flow rate of the nitrogen stream is through the Particle size and physical properties of the solid material it transports, the amount of solid to be conveyed and the degree of dispersion desired are to be taken into account in nitrogen. In a plant for a method of transferring of phthalic acids with ammonia should be at least the residence zone of the evaporator 14, the parts of the lines 10, 12 and 13 shown in the drawing, the Kühkvassermantelanlage and part of the line 7 from its junction with line 10 up to outer layer of the cooling water jacket 11 made of acid-resistant nickel-molybdenum alloys (about 26 to 30 ° / o Mo, about 4 to 7010 Fe, max. 1 ° / o Si, max. f ° / o Cr, max. 1 ° / o Mn, max. 0.120 / o C, remainder Ni), since these materials require decarboxylation of phthalic acids do not noticeably catalyze and are extremely resistant to Are corrosion.

Der übrige Teil der Anlage kann z. B. aus nichtrostendem Stahl hergestellt werden, der der Korrosion durch die Phthalsäure (die zeitweilig einen hohen Feuchtigkeitsgehalt hat) widersteht und die Aufnahme von Metall durch die Phthalsäure verhindert.The remaining part of the system can, for. B. made of stainless steel the corrosion caused by the phthalic acid (which temporarily has a high moisture content hat) and prevents the absorption of metal by the phthalic acid.

Der nichtrostende Stahl des Reaktionsgefäßes 15 bietet einer durch heißes Ammoniak und Phthalsäuredämpfe verursachten Korrosion Widerstand.The stainless steel of the reaction vessel 15 offers one through hot ammonia and phthalic acid fumes caused corrosion resistance.

Beispiel 1 In einer wie in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, jedoch ohne Verwendung des Kühlsystems, zur Einführung von Isophthalsäure in das heiße Ammoniak wurden siebzig Durchläufe mit Isophthalsäure bei einer Geschwindigkeit von 2,72 kg/Std. durchgeführt. Example 1 In a device as shown in FIG. 1, but without Using the cooling system to introduce isophthalic acid into the hot ammonia were seventy passes with isophthalic acid at a rate of 2.72 kg / hour carried out.

Die Gesamtausbeute an Benzonitril betrug 3,6 Molprozent, bezogen auf die Isophthalsäure. Die aus den letzten elf Durchläufen erhaltene Benzonitrilausbeute betrug 2,8 Molprozent, bezogen auf die Isophthalsäure.The overall yield of benzonitrile was 3.6 mole percent based on the isophthalic acid. The yield of benzonitrile obtained from the last eleven runs was 2.8 mole percent based on the isophthalic acid.

Die Ausbeute an Isophthalonitril betrug etwa 95 Molprozent. The yield of isophthalonitrile was about 95 mole percent.

Beispiel 2 In einer Anlage, wie in Fig. 1 gezeigt, werden bei einer Geschwindigkeit von 2,72 kg/Std. fünfundsiebzig Durchläufe von Isophthalsäure durchgeführt. Example 2 In a plant as shown in FIG Speed of 2.72 kg / hour made seventy-five runs of isophthalic acid.

Die Gesamtbenzonitrilausbeute für die weiteren fünfundsiebzig Durchläufe betrug 1,4 Molprozent, bezogen auf die Isophthalsäure. Die Benzonitrilausbeute der ersten zehn der weiteren fünfundsiebzig Durchläufe betrug 1,6 Molprozent, bezogen auf die Isophthalsäure.The total yield of benzonitrile for the additional seventy-five runs was 1.4 mole percent based on the isophthalic acid. The benzonitrile yield of the first ten of the additional seventy-five runs was 1.6 mole percent, based on on isophthalic acid.

Die Ausbeute an Isophthalonitril betrug etwa 97 Molprozent. The yield of isophthalonitrile was about 97 mole percent.

Aus den vorhergehenden Beispielen ist ersichtlich, daß die Anwendung der vorliegenden Erfindung wesentlich geringere Nebenreaktionen - hier BenzonitriY -, verglichen mit üblichen Verfahren, ergibt. From the previous examples it can be seen that the application the present invention significantly lower side reactions - here benzonitrile - compared to conventional methods.

Hand in Hand mit der Herabsetzung der Entstehung von Benzonitril geht eine Reduktion der C O2-Menge, die aus dem Ammoniakrückflußstrom entfernt werden muß, wenn das Ammoniak von dem aus dem Dehydratisierungsapparat ausfließenden Strom getrennt und in den frischen Ammoniakstrom zurückgeführt werden soll.Goes hand in hand with reducing the production of benzonitrile a reduction in the amount of C O2 removed from the ammonia reflux stream must if the ammonia is from the stream leaving the dehydrator should be separated and returned to the fresh ammonia stream.

Beispiel 3 Nach dem oben beschriebenen Verfahren wurde in Stickstoff dispergierte Terephthalsäure mit einer Geschwindigkeit von 340 kg/m3 Katalysator/Std. in dampfförmiges heißes Methanol eingeführt. Als Katalysator wurde Kieselerde verwendet. Das Molverhältnis von Methanol zu Terephthalsäure betrug dabei 37,1.1 und die Reaktiänstemperatur 3400 C. Der Versuch wurde insgesamt 143 Minuten lang durchgeführt. Die eingesetzte Terephthalsäure wurde 1000/ig umgewandelt. Das Umwandlungsprodukt bestand aus 85,80/o Dimethylterephthalat, 15,19/o Monomethylterephthalat und aus Spuren von Methylbenzoat. Example 3 The procedure described above was used in nitrogen dispersed terephthalic acid at a rate of 340 kg / m3 catalyst / hour. introduced into vaporous hot methanol. Silica was used as the catalyst. The molar ratio of methanol to terephthalic acid was 37.1.1 and the reaction temperature 3400 C. The experiment lasted a total of 143 minutes carried out. The terephthalic acid used was converted to 1000%. The conversion product consisted of 85.80 / o dimethyl terephthalate, 15.19 / o monomethyl terephthalate and of Traces of methyl benzoate.

Beispiel 4 In Stickstoff dispergierte Isophthalsäure wurde mit einer Geschwindigkeit von 930 kgjm3 KatalysatorlStd. in dampfförmiges heißes Methanol eingeführt. Als Katalysator wurde Tonerde verwendet. Das Molverhältnis von Methanol zu Isophthalsäure betrug 10,5:1, die Reaktionstemperatur 3700 C. Nach 55 Minuten wurde der Versuch abgebrochen. Das, bezogen auf die eingesetzte Isophthalsäure, in 1 000/oiger Ausbeute erhaltene Umwandlungsprodukt bestand zu 60 °/o aus Dimethyl- und 40o aus Monomethylisophthalat. Example 4 Isophthalic acid dispersed in nitrogen was treated with a Speed of 930 kgjm3 catalyst lh. in vaporous hot methanol introduced. Alumina was used as the catalyst. The molar ratio of methanol to isophthalic acid was 10.5: 1 and the reaction temperature was 3700 ° C. After 55 minutes the attempt was canceled. That, based on the isophthalic acid used, Conversion product obtained in 1000 / o yield consisted of 60% of dimethyl and 40o from monomethyl isophthalate.

Beispiel 5 In Stickstoff dispergierte Terephthalsäure wurde mit einer Geschwindigkeit von 72 kg/m3 Katalysator/ Std. in dampfförmigen heißen Dimethyläther eingeführt. Als Katalysator wurde Tonerde verwendet. Example 5 Terephthalic acid dispersed in nitrogen was treated with a Speed of 72 kg / m3 catalyst / hour in hot vaporous dimethyl ether introduced. Alumina was used as the catalyst.

Das Molverhältnis von Dimethyläther zu TerephthaI-säure betrug 14,4:1. Die zu einer 1000/oigen Umwandlung der Terephthalsäure führende Umsetzung wurde insgesamt 120 Minuten bei 3700 C durchgeführt. Das Umwandlungprodukt bestand zu 92,60/o aus Dimethyl-und zu 7,4o aus Monomethylterephthalat.The molar ratio of dimethyl ether to terephthalic acid was 14.4: 1. The reaction leading to a 1000% conversion of the terephthalic acid was carried out at 3700 ° C. for a total of 120 minutes. The conversion product passed too 92.60 / o from dimethyl and 7.4o from monomethyl terephthalate.

Beispiel 6 In Stickstoff dispergierte Terephthalsäure wurde mit einer Geschwindigkeit von 1160 kg3 Katalysato4Std. in heißen Ammoniak eingeführt. Als Katalysator wurde Tonerde verwendet. Das Molverhältnis von Ammoiak zu Terephthalsäure betrugl3,1 :1. Der Versuch wurde bei einer Temperatur von 4000 C insgesamt 540 Minuten durchgeführt. Man erzielte eine 96- bis 1000/oige Umwandlung der eingesetzten Terephthalsäure. Das Reaktionsprodukt bestand zu 99°/o aus Terephthalsäurenitril. Example 6 Terephthalic acid dispersed in nitrogen was treated with a Speed of 1160 kg 3 catalyst 4 hours introduced in hot ammonia. as Alumina was used as the catalyst. The molar ratio of ammonia to terephthalic acid was 3.1: 1. The experiment lasted for a total of 540 minutes at a temperature of 4000 C carried out. A 96 to 1000% conversion of the terephthalic acid used was achieved. 99% of the reaction product consisted of terephthalic acid nitrile.

Beispiel 7 In Stickstoff dispergierte Isophthalsäure wurde mit einer Geschwindigkeit von 960 kg/m3 Katalysator/Std. in heißen Ammoniak eingeführt. Als Katalysator wurde Tonerde verwendet. Der Versuch wurde bei einem Molverhältnis von Ammoniak zu Isophthalsäure von 20 :1 und einer Reaktionstemperatur von 355 bis 4300 C über 1000 Stunden durchgeführt. Die Umwandlung der Isophthalsäure war 1000/oig. Das Reaktionsprodukt bestand zu 97,2'/o aus Isophthalonitril, zu 1,3e/o aus Benzonitril, zu 0,9°/o aus Monocyanbenzamid und zu 0,5 O/o aus Benzoesäure. Example 7 Isophthalic acid dispersed in nitrogen was treated with a Speed of 960 kg / m3 catalyst / hour introduced in hot ammonia. as Alumina was used as the catalyst. The experiment was carried out at a molar ratio of Ammonia to isophthalic acid of 20: 1 and a reaction temperature of 355 to 4300 C carried out over 1000 hours. The conversion of isophthalic acid was 1000%. The reaction product consisted of 97.2% isophthalonitrile and 1.3e / o benzonitrile. 0.9% from monocyanbenzamide and 0.5% from benzoic acid.

Beispiel 8 In Stickstoff dispergierte Benzoesäure wurde mit einer Geschwindigkeit von 337 kg/m3 KatalysatoStd. in dampfförmiges heißes Butanol eingeführt. Als Katalysator wurde Kieselerde verwendet. Der Versuch wurde bei einer Temperatur von 3400 C und einem Molverhältnis von n-Butanol zu Benzoesäure von 14,2:1 147 Minuten durchgeführt. Die eingesetzte Benzoesäure wurde 1 000/zig in Benzoesäure-n-butylester übergeführt. Example 8 Benzoic acid dispersed in nitrogen was treated with a Speed of 337 kg / m3 catalytic converter hour. introduced into vaporous hot butanol. Silica was used as the catalyst. The experiment was carried out at a temperature of 3400 C and a molar ratio of n-butanol to benzoic acid of 14.2: 1147 minutes carried out. The benzoic acid used was 1,000 per cent in n-butyl benzoate convicted.

PATENTANSPRtJCHE: 1. Verfahren zur Umsetzung eines festen, in Teilchenform vorliegenden, in der Hitze verdampfbaren Reaktionsteilnehmers mit einem gasförmigen Reaktionsteilnehmer, dadurch gekennzeidinet, daß man den festen Reaktionsteilnehmer in einem inerten Gas strom, dessen Temperatur unter der Erweichungstemperatur des festen Stoffes liegt, dispergiert, den die Feststoffe tragenden Gasstrom dann mit dem gasförmigen Reaktionsteilnehmer, dessen Temperatur über der Erweichungstemperatur des festen Reaktionsteilnehmers liegt, in Berührung bringt und den durch die Umsetzung erhaltenen Produktstrom abtrennt. PATENT CLAIMS: 1. Process for the implementation of a solid, in particulate form present, in the heat vaporizable reactant with a gaseous Reactant, characterized in that one is the solid reactant in an inert gas stream whose temperature is below the softening temperature of the Solid matter is, dispersed, the gas stream carrying the solids then with the gaseous reactant whose temperature is above the softening temperature of the solid reactant lies, brings into contact and the implementation the product stream obtained is separated off.

Claims

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, consisting from one or more containers (1 and 2) from which the solid reactant via the lines (5, 6, 7) into the inert gas stream introduced through line (9) out and then with the hot gaseous flowing through line (10) Reactant is brought into contact, the line (7) with cooling devices is surrounded, which the inert gas stream and the entrained solid particles up to Entry of the inert gas stream into the hot reaction gas below the melting temperature of solid particles.

Documents considered: German Patent No. 878 253; Belgian Patent No. 494,497; U.S. Patent No. 1,876,251.