DE1493039A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Ameisensaeure und Vorrichtung fuer die Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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SKANSKA ÄTTIKFAbRIKEN AB Perstorp (Schweden)

Verfahren sur kontinuierlichen Herstellung τοη Aaeieensäure und Vorrichtung für die Burenführung des Verfahren».

Di« Erfindung betrifft ein Verfahren sur kontinuierlichen Herstellung von Aaeisens&ure aus K&triumforsiat und Schwefelsäure usd ein* Vorrichtung sur Durchführung dieses Verfahrene.

Es ist b«r*it8 bekannt, Aitelsensaur* dadurch herzustellen, da» Natriu«for»iat und Schwefelsäure in Suspension 3cur Reaktion gebracht werden, wobei das Suspeneionseediu« aus A»ei»ensilure besteht« Alle diese bekannten Verfahren sind Jedoch diskontinuierlich. Bs werden stöohioaetrische Sengen Natriu*foraiat und

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Sobwefelsäure als Parti· sttiamn nit Ameisensäure In «In Reaktionsgefäß ait «ineia Rührwerk gegeben und dl« Reaktion ao lange fortgesetzt, bis sie fast beendet let· Das Reaktionsgemiscb wird auf einer Temperatur von 35 - *o ⁰C oder wahlweise höber gehalten. Sie kann la Reaktlonsgefäfi während weniger Stunden stehen» gelassen werden und wird dann in einen Zwischenbehälter gepumpt· Aus dieses Bebliter wird die Partie In eine sogenannte Destillationskolonne abgesaugt« In welcher das Natriumsulfat und die Ameisensäure voneinander getrennt werden· In der Destillationskolonne wird ein Druck von etwa 3o - loo am Hg und eine Temperatur von 30 - 60 °C aufrecht erhalten. Das trockene Natriumsulfat muft durch eine besondere Schleusenkammer nach der Destillation herausgeschleust werden. Hegen dieses Unterdruckes In der Destillationskolonne« der sur Herabsetsung des Siedepunktes erseugt wurde, werden die Feststofftellehen leicht durch das Destillatlonsgae mitgesogen und müssen In einem Abscheider abgetrennt werden, bevor das Gas sum Kondensator geleitet wird· Die auf diese Welse Im Kondensator erhaltene Ameisensäure muß aus der Vorlage herausgesehleust werden· Der Unterdruck wird in der Anlage mit Hilfe einer Vakuumpumpe herbeigeführt, welche natürlich grosse Mengen Ameisensäuredampf aus der Anlage absaugt· Zur Vermeidung von Verlusten an diesem Dampf 1st «wischen dem Kondensator und der Vakuumpumpe ein absorptlonsturm sur Absorption der Ameisensäure geschaltet, die dann sum JleaktionsgefäA als Hatrlumfor- »lat «uruoitgeleitet wird· Dies« bekannten Verfahren sur Herstell-

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ung von AmelsensAure haben viele Nachteile. Vor allen muß die Arbelt diskontinuierlich durchgeführt werden und zweitens muß In der Destillationskolonne ein Vakuum aufrechterhalten werden· D*r Orund hierfür besteht darin, daß die gross· Charge lange Seit In der Destillationskolonne bleibt und «Ine boheSledeteaperatur daher gross· Verluste an Ameisensäure durch deren Zersetsung verursacht· Ferner entstehen Schwierigkeiten bei· Herausschleusen des Hatrltsssulfats und der gebildeten Ameisensäure entgegen de« atmosphärischen Druck und infolge der Notwendigkeit, die BlnrOhrung für die ROhrwerkaehse durch die Wand der Destllla* tlonskolonn« vakuumdicht su Machen« KIn weiterer grosser Nach· teil der erwähnten Verfahren entstellt durch das Kondensieren la Kondensator· Hegen der niedrigen Temperatur der Aaeisensäuredäapfe 1st der Temperaturunterschied «wischen diesen und dem Kühlwasser sehr gering· Dies fOhrt su hohen Verlusten und erfordert einen gross·» Kondensator. Die Baukosten für eine solche Anlage sind groß, da das System für Unterdruck beaessen werden muß.

Bei dea erfindungsgcaassen Verfahren werden alle diese Nachteile dadurch vermieden, daß kontinuierlich und unter ataospharisehea Druck gearbeitet wird· Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Ameisensäure von den Feststoffen in einea Schnellverdampfer, κ·Β· in einea DOnaschichtverdaapfer, statt durch Destillation la Vakuum getrennt wird· In einea Dünnschichtverdampfer verbleibt das Reaktlonsgealsch nur wenige Sen, Beispielsweise Io - 60 Sek.»

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und nicht länger ale einige Minuten« Die f&speratu? wird dann In eine» Bereich von loo - 12o ⁰C, vorzugsweise auf Io5 ⁰C₄ gehalten· Während dieses kurzen Zeitraums hat die Ameisensäure nicht ausreichend Zeit, sich zu sersetsen, selbst bei Ihrem Siedepunkt unter atmosphärische» Druck· Auf diese Weis« kann das Unterdrusksystem vermieden «erden· Der Proves srird kontinuierlich in der Weise durchgeführt, daß stuchiosetriaehe Mengen Schwefelsäure urn! Matriuaforalat susaaasn sd.t Ameisensäure als VerdunnungSBlttel in ein Reaktlonsgefä£ ei&geleitet werden« aus dem das Heaktlonsgeffilsch alt einer iolchen G«sch«lndlckelt abgeleitet wird« da& der Flüssigkeitsspiegel im Heaktionsgefa& konstant gehalten wird· Die Anteile der verschiedenen Ausgangsstoffe können s»B· 6 kg 9o - 95 JSiges Matriuafofwiat» 2,3% Mter 95 Jtif« Sehwefelsäure und 6 kg 85 £lge Aneisens&ure Je Minute betragen· Die Kenge der sugesetsten AaaisensÄure k&nn natürlich erhöht oder verringert werden« Venn jedoiph β» wenig Ameisensäure dea Qenlseh einverleibt wird, kann dieses so säfeflSssig werden« daft Schwierigkeiten entstehen, wemx 9* mvm DQnnsoliiehtverdiBBpfer gepuacpt werden soll, und es kSenea «.««b reaktlernen auftreten· Mean dagegen lsi Qmmlsmh su viel iae siure enthalten ist* so erhält dieses ein «aaStlg grosses VoIue was s» einer verringerten tatsAehll«l^s rro&aktionsitapasldes Su!iaeeelehtverd£Bpfers fuhrt» Par «in» «rfolgrelehe '> umr Ee&lEtion ist es wlshtig, d*£ i£e Äejige des

«nd der Sehircfelsi«79 ni*fet w**eötU8& von den theecetisthsa Werten abweicht· B*isplöl*wel*» tiu 4ie

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BAD OBiGINAL

des Natrluaforsj&fcts gt&eitstens u» + 3 £ und die Menge der Sohwefels&ur« höchstens £ 1 I von den theoretlsehen Werten abweichen· Ein Überschuh mn MaSritteforela* verursaejit lediglich Verluste durch den Us»tand, am& dieses 1» nicht uatgesetsten Zustand su~ »«aßen alt U*m KatriaMttlfat abgeführt werden muß» während ein überschuh aß 3öS»vefel»tture ein kleörige» »aurea Produkt aus N*triu»*ulfat ergifei. Wi der hohen Temperatur in Dünnschichtverdaaipfer findet ein» gewi§*a S*chreakfcion statt·

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung ait den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar seigern

Fig. 1 ein HieftfteBcaft des Proiesaee und

Fig« 2 eine Anficht la waagrechte*} Schnitt durch umn Dünnschichtverdampfer nach der Linie II-II in Fig· I.

In Pigβ 1 ist ei» ReaktionsgefSfc 1 dargestellt» in welches ein ßohrwäreeauttauecher 2 aur Kühlung des Reaktionsge»isehes angeordnet ist· 0«* Kühlwasser wird durch eine Leitung 3 sugeführt und tritt ftimv »ine Leitung k aus· Durch dieWand d©a ReaktlonsgefSeeea ist in das Reaktlonsgemlsch ein Thensoeleaent. 5 eingeh setzt, das ein Regelventil 6 für da? Kühlwasser beeinflußt**. Dia\ Teaperatur in Beafetlonsgejtiseh soll innerhalb eines Derei&h^s, V von Io - §o ⁰C_# vorsugsweiee auf 35 ⁰C gehalten vieräe.n.."Im

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tioitsgef&ä lat ein Turbinenrührer 7 angeordnet, durch den das

Gemisch in Umlauf gesetst wird. Dieser Rührer wird alt einer Drehsahl von etwa I4oo U/Min· angetrieben» Oa* Netriuafomiafc wird τοπ einem Silo od. dgl. einer Dosierwaage 8 sugeführt und kontinuierlich In das Reaktionsgefäß» beispielsweise durch swölf Wägungen von einem halben Kilogramm je Minute eingeleitet· Die Schwefelsäure wird über Leitungen sug»ftthrt und durch eine Kolbeitdoslerpumpe 9 xugeraessen. Die als Verdünnungsmittel für die Suspension wirkende Ameisensäure wird über eine Leitung Io sugeführt. Die zugeführte Menge wird durch ein Ventil 11 geregelt Sin Niveauregler 12, der über eine Leitung 13 ein Drosselventil 1$ beeinflußt, dient daau, den Flüssigkeitsspiegel 15 im Beak* tlonsgef&£ konstant zu halten« Dieser Niveauregler kann von harköJBailicher Art sein» 1st Jedoch scweekmässig ein Källe*Begl&r« Sas In Reaktion getretene Gemisch wird alt Hilfe einer Fuspe 16« K.Ba mit einer Monö-Furope» abgesogen und über eine Leitung 1? d«a oberen Teil 18 des Dünnschicht Verdampfers »«geführt«, Dieser QünnsaiJichtvertiaospfer ist mit einem Heismantel 19 und »it einem von einest Motor 2c angetriebenen Rotor versehen· Der D*apf wird d*za Daapfmantel aber eine Leitung 21 sugeführt» während das

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Kondensat durch eine Leitung 22 abgeleitet wird· I» Dünnschichtverdampfer wird die Ansisensäure und das Wasser verdampft, wahrend das gebildete Natriumsulfat getrocknet und aus des unteren Teil de» Dünnschichtverda&pfers durch eine ZellenabsugvorriohfcttHf

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SAD ORIGfNAb.

(cell feeder) 23 entnommen und zu einer Lagerstelle 2*i gefördert wird. Diese Zellenabzußvonlchtung ist gasdicht, um Verluste an Amelsens&uredarapf su vermelden· Der Dampfdruck im Dampfmantel soll etwa Io kg ato betragen« Der iss Dünnschleht« verdampfer rasch erzeugte Amelsensiiuredampf tritt rasch durch eine Leitung 25 aus und wird in eines Kondensator 26 kondensiert. Der Kondensator wird durch das übliche Rohrwasser gekühlt, das bei 27 zugeführt wird und bei 28 austritt Die kondensierte Ameisensäure wird über eine Leitung 29 einem Ober· laufverteiler 3o zug«führt, in welchem die Ameisensäure in zwei Ströme verzweigt und teilweise über eine Rohrleitung 31 bub Beaktlonsgefaß zurückgeleitet und teilweise über eine Rohrleitung 32 einer Kondensatlonskammer 33 zugeführt wird· Venn gewünscht, kann diese Säure in einen grösseren Verdünnungeschälter abgezapft und mit Hasser su? Regelung der Konzentration der Ameisensäure auf konstant 35 % verdüniCt werden·

Die hierdurch erhaltene Ameisensäure ist von sehr hoher Qualität« Beispielsweise beträgt der Rückstand nach der Verdampfung höchstens 2oo ag und gewöhnlich weniger als 3o Bg je Liter, während die gewöhnliche, ist Handel erhältliehe Asseisena&ure einen Gehalt von bis zu 25o ng J« Liter hat« Die Färb* zahl b«träg't höchstens 3o AFUA (American Public Health Assoolafcion), jedoch gewöhnlich nahezu O, Dar Eisengehalt ist ebenfalls au*E«rord*ntlich nleörlg und beträgt O - 10 ag je Liter»

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gewöhnlich 3 - 5 rag je Liter, während die im Handel erhältliche Ameisensäure oft einen Gehalt bis su Jo - do ag Elsen Je Liter hat·

Eine Schwierigkeit bei der Durchführung dieses kontinuierlichen Verfahrens bestand darin _t daß die herkömmliche Sauf ons von Dünnschichtverdampfen* nicht einwandfrei arbeitst« Die vom Heaktlonsgefäß könnende Suspension ist isHslleh sehr sähflfissig .· und hat einen grosaen Gehalt an Natriumsulfat* Die herkdaali« chen Dünnschichtverdampfer sind für das trennen von Flüsigkeiten gebaut· Ea besteht bei ihnen daher ein safcr kurser Abstand von gewöhnlieh etwa O₉InBi zwischen dem Rotor und der Innenwand· Erfindungsgea&ß wurde dieses Problem dadurch gelöst» daß dieser Abstand viel grosser gemacht wurde_s so dag er «twa 1 · 5 esa betrug und aa Rotor Schabeeohaufeln «ua Abschaben des Saleee von der Innenwand vorgesehen wurden« Dies ist la Fig. 2 g«s*!gt₉ In welcher der Rotor alt 5© und die ZfintQwand edit 51' beeeleh* net ist« Der Abstand zwischen des Hotor wnä &%r Innenwand 1st alt a beselchnet« Die Rotorsc häufeln ga *in<S «a E£ßs«n 53 Aufgehängt· Infolge der Wirkung der Fliehkraft schaben sie gegen die Wand« Der Rotor wird normalerweise alt einer Drehsahl von beispielsweise ?oo -> 8oo U/Min· ang*trieben»

Durch dl« Erfindung werden viele w*a«ntliebe Verteile gegen« über ämn bisher bekannten Verfahren ersielt_fc tnt&lgß aar tctmel«

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BAD ORIGINAL-

len Wirkung dee Dünnschichtverdampfer» kann eine Vakuueanlage vermieden werden, wodurch diese beträchtlich vereinfacht wird. Auaser einem einfacheren Aufbau kann der Kondensator infolge der hohen Temperatur der Ameisensäure kleiner geteilt werden und der Abscheider für die Feststoffe kann wegen des besseren TrennvermÖgens des Dünnschichtverdampfere im Vergleich su der Destillationskolonne weggelassen werden· Auch auf den bei den bisherigen Verfahren erforderlichen Zwischenbehälter kann versichtet werden* Der Absorptionsturm, der bei einem Vakuuinprozeß zur Vermeidung von Vakuumverlusten ebenfalls notwendig ist, 1st natürlich für das erfindungsgemässe Verfahren überflüssig· Schließlich wird, wie erwähnt, ein Produkt von ungewöhnlich guter Qualität in faat theoretischer Menge erzielt·

Das erfindungsgem&ase Verfahren ist natürlich nicht auf die vorangehend beschriebenen Durchführungebeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der Erfindung verschiedene Abänderungen erfahren·

■Patentansprüche

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ÖAD ORIGINAÜAM^JftO QAB

Claims (1)

1. Fatentansprüche ;

   1, Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Ameisensäure durch umsetzen iron Hatriumformiat und Schwefelsäure In einest aus Ameisensäure bestehenden Susponsionsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe und das Verdünnungsmittel kontinuierlich In ein Keaktionsgefäß (1) eingegeben werden» in welchem ein konstanter Flüssigkeitsspiegel (15) aufrechterhalten wird und aus welchem Keaktionsgemlsch kontinuierlich abgeleitet und unmittelbar einem Setmellverdaiapfer, z.B. einem dünnschichtverdampfer (18) zugeführt wird» in welchem Ameisensäure rasch verdampft und dann unmittelbar zu einest Kondensator (26) geleitet wird» während die erhaltenen und Hauptsächlich aus Natriumsulfat bestehendien Feststoffe kontinuierlich aus dem unteren Teil des Verdampfers herausgeführt werden·

   2· Verfahren nach Anspruch X, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch im lieaktionsgefäß ständig mit Hilfe eines Turbinenrilirers (?) gerührt wird.

   3· Verfaiijpftn nach Anspruch 1 oder Z₉ dadurch gekennzeichnet.

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   daß die Temperatur im Reaktlonsgesilsch im Bereich von Io - 5o ⁰C, voreugewelse auf 35 ⁰C gehalten wird·

   $· Verfahren na«h Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Temperatur mittels eines Röhrenwftrmeaustauachers (2) geregelt wird» dessen Kühlwassersufuhr selbsttätig mit Hilfe eines Thermoelemente (5) geregelt wird, das in das Re&ktionegemisch eingesetzt 1st·

   5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da£ der Flüssigkeitsspiegel mit Hilfe eines Niveauregler» (12) konstant gehalten wird, der selbsttätig auf ein Drosselventil <l4) In der Aus tritt !leitung, (I?) aus dem Heak- tionsgefäß wirkt.

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   6. Verfahren nach Anspruch 5, öadurch gekennzeichnet_a da* ein« Puape sub HerausfÖhren ¥on Reaktionsgemiseh «us d«a Reaktionagefiß, s.B. eine Mono«Pyus»pe» In der Weis« eingestellt wird, daft das Drosselventil ständig leieht gedrosselt gehalten wird«

   7« Verfahren nach Anspruch 1, daüurch gekennzeichnet, daft die Schwefelsäure und das Natriu«ro«ti*t in «töchiossetrischen Mengen dadurch dosiert wird, daß dl« Schwefelsaure durch «ine Kolbenförd#rpu»pe (9) und das Natrimeforaiat

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   ait Hilfe einer selbsttätigen Dosierwaage (B) unmittelbar aus einem Silo zugeführt warden.

   8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» da& die als Verbindungemittel wirkende Ameisensäure kontinuierlich dadurch zugeführt wird, daß ein Teil der gebildeten Ameisensäure sum Reaktionsgefäß «urüekgeleitet wird·

   9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung der Ameisensäure surrt Keaktlonsgef&ß dadurch geschieht» daß die· gebildete Ameisensäure in zwei Ströme in eine» Überlaufverteller unterteilt wird, der einen konstanten Spiegel der si» Reaktion age fü£ *urückflieäsenden Strömung aufrecht erhält, deren Menge durch ein Drosselventil (11) and einen "Rota'-Durchflußnesser geregelt wird·

   lo« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekensiseichnet, das die Temperatur in der Verdampfungesone des Verdampfer* innerhalb des Bereiches von loo ° bis 12o ⁰C₈ vpraagsweise auf Io5 ⁰C gehalten wird·

   U* Verfahren nach Anspruch Io, dadurch gekennseiehnet, daß der Verdampfer durch Vasserdaaipf alt eine« Druck von

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   etwa Io kg ato beneist wird·

   12· Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß . das getrocknete Natriumsulfat aus dem Verdampfer »it Hilfe einer gasdichten Zellenabzugvorriehtung (23) herausgeführt wird.

   13· Vorrichtung *ur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-12» gekennzeichnet durch ein Reaktionsgafäß (Ii,, Einrichtungen (8, o, Io} für die ständige Zufuhr der Heaktlonsteilnehster und des Verdünnungsmittels su» Reaktlonsgefaß, eine Einrichtung (12, 13, 14) zur Aufrechterhaltung eines konstanten Flüssigkeitsspiegel im Keaktlonsgefl&, einen Dfinnsehlchtverdaoipfer (18), eine Einriehtang (16, 17) für die ständige Zufuhr von Suspension aus dea Keaktionsgefaß su» Verdampfer_f einen Kondensator (26) sun kontinuierlichen Kondensieren derAmeieeneäuredäBpfe und eine Einrichtung (23) sum kontinuierlichen Herausführen von Feststoffen aus de» unteren Teil des Dünnschichtverdampfers.

   14· Vorrichtung nach Anspruchs» dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktlonsgeftä mit einem KdhrentftrBeaustauseher (2) jEur Kühlung und Kit einen Turbinenrühr&T' (T) £um Kühren des Keaktionsgesttisühes v»reehtn ist·

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   -lilt; · Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung eine« konstanten Flüssigkeitsspiegels einen Niveauregler (12), z.B. einen Källe-Regler, aufweist, der ein Drosselventil (Ik) in der Austrittsleitung: (17) aus dem Reaktionsgefäß beeinflußt .

   16. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen den Hotorschaufeln (5o) und der Innenwand (51) im Dünnschichtverdampfer ungewöhnlich groß 1st und daß gelenkig aufgehängte Schabeschaufeln (52) ft» Motor zum Abschaben von Stoffen von der Innenwand angeordnet sind.

   17« Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Herausfuhren der Feststoffe aus dem Dünnschichtverdampfer aus einer gasdichten Zeilenabsugvorrichtung (23) besteht«

   18· Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein überlaufverteiler (3o) zur Verteilung der von Kondensator kommenden Ameisensäure teilweise auf das Reaktionsgefäß und teilweise auf eine Vorlage(33) vorgesehen 1st·

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