DE125936C

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Publication number: DE125936C
Application number: DENDAT125936D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen der Benzol-, Naphtalin- und Anthracenreihe, das darauf beruht, dafs bei der Zersetzung eines Metallcarbide durch ein schmelzbares bezw. geschmolzenes Metalloxydhydrat ein Oxyd und aufserdem die oben bezeichneten Kohlenwasserstoffe entstehen. Dieselben werden in einer Vorlage oder in einer sonst geeigneten Weise aufgefangen und nach bekannten Verfahren von einander getrennt.

Es ist schon bekannt, dafs sich Carbide, z. B. Calciumcarbid, unter dem Einflufs des Wasserdampfes bei dunkler Rothglut zersetzen (vergl. Peters, angewandte Elektrochemie, Bd. II, 1898, S. 43 und Annales de phys. et de chimie, 4. Serie, Bd. IX, 1866, S. 482), wobei sich nach den Versuchsbedingungen verschiedene Kohlenwasserstoffe bilden. Es entstehen so Verbindungen, die den Bitumen und Theer näher stehen oder auch solche, die zur Klasse der gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe gezählt werden, wie sich solche im Petroleum vorfinden.

Es ist ferner bekannt, dafs durch Schmelzen des Carbids mit einem Metallhydroxyd Acetylen gebildet wird, und dafs speciell Calciumcarbid und Calciumhydroxyd bei Temperaturen oberhalb 400 ° unter Acetylenentwickelung auf einander einwirken.

Man weifs ferner schon seit langer Zeit, dafs bei der Entwickelung von Acetylen aus Carbid Polymerisationsproducte desselben, wie Benzol, auftreten. Diese Körper bilden sich bei dieser Reaction unter gewöhnlichen Umständen, jedoch in sehr geringen Mengen, so dafs sie für die Zwecke der Darstellung der betreffenden Kohlenwasserstoffe absolut nicht in Betracht kommen, während bei dem vorliegenden Verfahren in zielbewufster Weise die Darstellung von Benzol, Naphtalin und Anthracen aus Carbiden bezweckt wird.

Die Patentschrift 101374 beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von Alkalimetallen sowie ihrer Oxyde und Cyanide. Das dort beschriebene Verfahren unterscheidet sich jedoch von dem vorliegenden Verfahren principiell dadurch, dafs das Carbid in geschmolzene Alkalien eingetragen wird, so dafs also ein Unterschufs von Carbid mit dem Hydrat behandelt wird.

Durch diese Reactionsbedingungen wird, wie aus der Beschreibung der oben genannten Patentschrift klar hervorgeht, eine eigenthümliche Zersetzung der angewendeten Verbindungen eingeleitet, so dafs als Reactionsproducte schliefslich Kohlenoxyd, Wasserstoffgas und dampfförmiges Alkalimetall auftreten.

Während also das Verfahren der deutschen Patentschrift 101374 stets einen Ueberschufs an Alkali voraussetzt und dadurch eine eingreifende Zersetzung des angewendeten Carbids veranlafst wird, wird, wenn die Reactionsbedingungen so gewählt werden, dafs das Hydroxyd und das Carbid im Verhältnifs ihrer äquivalenten Gewichte vermischt Werden und

erst eine Erhitzung dieser Mischung auf eine bestimmte Temperatur erfolgt, der Reactionsverlauf und damit die erzielten Producte ganz anders, wie nach dem oben citirten Verfahren, so dafs nicht eine Zersetzung des zunächst gebildeten Kohlenwasserstoffes, sondern je nach der Höhe der Temperatur die Bildung von verschiedenen Benzol-Kohlenwasserstoffen eintritt.

Es ist neu, dafs bei sonst gleichen Bedingungen bei höherer Temperatur nicht mehr Acetylen, sondern sofort ein Condensationsproduct entsteht. Neu ist ferner, dafs das Verhältnifs, in welchem bei dieser Reaction Benzol, Naphtalin und Anthracen entstehen, nur abhängig ist von der bei der Reaction eingehaltenen Temperatur. Die Reactionstemperatur, die zur Bildung dieser drei Verbindungen führt, liegt nach neueren Versuchen der Erfinder zwischen 600 und 1200⁰. Innerhalb dieser Temperaturintervalle bildet sich Benzol in überwiegender Menge bei einer Temperatur von 600 bis 8oo°. Zwischen 800 und 1000⁰ bildet sich meistens Naphtalin und zwischen 1000 und 1200⁰ bildet sich in überwiegender Menge Anthracen. Es ist zu bemerken, dafs es selbstverständlich auf diese Art nicht möglich ist, einen der drei Kohlenwasserstoffe für sich zu gewinnen. Es bilden sich im Gegentheil stets alle drei, nur wird bei Einhaltung der oben genannten Temperaturen immer einer davon in so überwiegender Menge gebildet, dafs die Entstehung der beiden anderen stark zurücktritt.

Zur näheren Erklärung dieser Verhältnisse dient die nachstehende zahlenmäfsige Zusammenstellung.

Aus einem Gemenge von 171 Theilen Bariumhydroxyd und 161 Theilen Bariumcarbid sollen bei einem ganz glatten Verlaufe der Reaction theoretisch entstehen 28 Theile Benzol oder 26 Theile Naphtalin oder 24 Theile Anthracen und ca. 300 Theile hochporöses Bariumoxyd.

Bei niedriger Reactionstemperatur stellen sich die Ausbeuten aus 171 Theilen Bariumhydroxyd und 161 Theilen Bariumcarbid folgendermafsen:

Benzol 4,2 Theile, ■

Naphtalin 1,8 „

Anthracen 0,75 „

6,75 Theile,
statt 26 Theile = ca. 26 pCt. Ausbeute.

Bei mittlerer Temperatur entstehen aus der gleichen Menge:

Benzol 2,2 Theile,

Naphtalin 3,0 „

Anthracen 1,4 „

6,6 Theile,
statt 26 Theile = ca. 26 pCt. Ausbeute,

Bei hoher, rasch auf ca. 1200⁰C. gesteigerter Temperatur entstehen aus der gleichen Menge:

Benzol 1,1 Theile,

Naphtalin 2,1 „

Anthracen 3,2 „

6,4 Theile,

statt 26 Theile = ca. 25 pCt. Ausbeute.

Bei der Ausführung des Verfahrens im Grofsen wird das Carbid und das Metallhydroxyd fein gemahlen und in Mengen, die dem Verhältnifs der chemischen Aequivalentzahl entsprechen, mit einander gemischt und diese Mischung in einem geeigneten Ofen soweit erhitzt, als nöthig ist, um den in jedem einzelnen Falle gewünschten Kohlenwasserstoff zu erzeugen. Es ist besonders darauf zu achten, dafs die Mischung der in Reaction tretenden Antheile möglichst genau im Verhältnifs der Aequivalentzahl geschieht, da ein Ueberschufs an irgend einem Bestandtheil, der nicht in Reaction treten könnte, direct schädlich wirkt, indem er die Masse nicht auf die zur erfolgreichen Durchführung der Reaction nöthige Temperatur kommen läfst.

Das Verfahren kann in irgend einem beliebigen Apparat vorgenommen werden. Eine einfache Anordnung ist auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. ι einen Grundrifs und

Fig. 2 einen theilweisen Längsschnitt desselben.

Der Apparat besteht aus einer Reihe Retorten ι, ι ^a u. s. w. zur Aufnahme des Carbid- und Hydratgemisches. Diese Retorten sind in geeigneter Weise eingemauert und werden durch eine Reihe Gasbrenner 2 geheizt. Der Retortenhelm steht mit der Vorlage 3 unter Einschaltung eines Wasserverschlusses in Verbindung, und das erhaltene Gas wird durch ein Rohr 4,4" u. s. w., welches zu einem geeignet construirten Gassammler führt, abgeleitet. Durch die Kanäle 5, 5 ^a kann der Ofen gereinigt werden. Es kann jedes Carbid in der Retorte bearbeitet werden.

Zur Erläuterung der bei dem Procefs stattfindenden chemischen Reaction wird Folgendes bemerkt:

Der Wasserstoff des an der Reaction theilnehmenden Hydroxyds verbindet sich mit dem Kohlenstoff des betheiligten Carbids, und es entsteht bei der vorgeschriebenen Hitze durch Polymerisirung des gebildeten Acetylens der gewünschte condensirte Kohlenwasserstoff.

Die Bildung von Benzol veranschaulicht z. B. folgende Formelgleichung:

3.BaC₂ + 3Ba(OH) ₂ = C₆H₆ -f 6BaO.

Ganz analog ist die Bildung von Naphtalin und Anthracen. Bei Anwendung von Natron-

hydrat gestaltet sich die Reaction ζ. B. folgendermafsen:

3SaC₂ + 6Na OH =

C₆H₆ + ₃Ba0

. Man wählt zweckmäfsig das Hydrat mit Rücksicht auf den zu erzielenden Kohlenwasserstoff derart, dafs man z. B. für Anthracen, das einen sehr hohen Hitzegrad erfordert, ein Hydrat nimmt, welches eine sehr grofse Zersetzungswärme besitzt.

Claims

Patent-An Spruch:
Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen der Benzol-, Naphtalin- und Anthracenreihe, dadurch gekennzeichnet, dafs man ein Metallcarbid mit einem schmelzbaren Metallhydroxyd in äquimolecularen Mengen mischt, die Mischung schmilzt und event, noch höher erhitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.