DE1947851A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung chemischer Reaktionen in heterogenem Medium - Google Patents

Description

Patentanwalt

" Aktenzeichen, P 19 47 851.4 ■:

Societe MELLE-BEZONS

79 Saint-Leger-Les-Melle (Deux-Sevres) Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen in heterogenem Medium

Für diese Erfindung wird die Priorität aus der französischen Anmeldung ITr. 497/Deux~Sevres vom 17. Oktober 1968 /beansprucht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen in flüssigem Medium von verhältnismäßig niedrigem spezifischen Gewicht in Gegenwart einer gasförmigen Phase und einer dritten Phase, die ein vergleichsweise hohes spezifisches Gewicht hat und entweder flüssig oder häufiger fest ist und vorzugsweise einen Katalysator darstellt, wobei die beiden in dem erstgenannten Medium im wesentlichen nicht löslichen Phasen im Medium gleichmäßig dispergiert sind. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung, die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist. Speziell bezieht sich die Erfindung auf die Verbesserung in der kontinuierlichen Durchführung solcher Reaktionen innerhalb einer Reaktionszone, die aus einem hierfür geeigneten Gefäß· besteht, wobei die flüssige Reaktionsmischung, die eine gewisse Menge der dritten Phase enthält, abgezogen, die klare Flüssigkeit, die ein verhältnismäßig niedriges spezifisches Gewicht hat, durch Dekantieren aus der abgezogenen Mischung abgetrennt wird, während die dritte phase in den unteren T¹ eil des Reaktionsgefäßes - ggf. zusammen mit einem Teil der Reaktionsmischung, der beim Dekantieren nicbfc abgetrennt wurde - zurückgeleitet wird*

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JDie Reaktion kann in Abwesenheit oder in Gegenwart eines Yerdünnungs- oder Lösungsmittels stattfinden, das unter den Arbeitsbedingungen; chemisch, inert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Reaktionsteilnehmer und ggf. das Verdünnungs-- oder Lösungsmittel in das Reaktionsgefäß eingeleitet, welches die flüssige. Eeaktionsmischung und die dritte in dieser Mischung dispergierte Phase enthält. Das Gefäß wird weiterhin mit einer Gas- oder DampfHhase beschickt, die entweder ein gasförmiges Reagens oder Dämpfe eines solchen Reagens darstellen kann, die im Überschuß angewendet werden, oder auch ein unter den Reaktionsbedingungen inertes G"as oder ein ebensolcher Dampf sein kann. Die Gas- oder Dampfphase wird in der flüssigen Reaktionsmischung, die die dritte Phase enthält, rasch und innig dispergiert oder emulgiert· Dies kann dazu führen, daß die Gesamtmischung verhältnismäßig wenig dicht, wird und in dem Reaktionsbehälter nach oben steigt. Man zieht dann aus dem oberen Teil der Reaktionsmischung einen Teil des Gemenges ab, der von der Hauptmenge des Gases oder Dampfes befreit' ist und die dritte Phase enthält, und führt die so abgezogene Mischung in eine Absetzzone.,- die sich im wesentlichen auf dem gleichen Niveau wie die Abzugsstelle befindet. Aus dem oberen Teil der Absetzzone zieht man die praktisch vollkommen von der dritten Phase freie Flüssigkeit ab, während man aus dem unteren Teil der Zone ein verhältnismäßig dichtes Produkt gewinnt, das aus der dritten Phase und einem Teil der Beaktionsflüssigkeit besteht, die ggf. nicht im Oberteil der Absetzzone abgezogen wurde. Dieses Erzeugnis läßt man selbsttätig aus dem linterteil der Absetzzone zum Unterteil des Reaktionsbehälters strömen· Der Kreislauf der Verhältnismäßig weniger dichten Flüssigkeit und der. dritten Phase zwischen dem Oberteil des Behälters, "dem Oberteil der Absetzzone, dem Unterteil dieser Absetzzone und dem Unterteil.des Reaktionsbehälters wird durch- den Dichte-

'fet*

unterschied zwischen der Mischung, welche durch Dispersion der Gas- oder Dampfphase im Behälter verhältnismäßig wenig dicht gemacht ist, und derjenigen Mischung, die durch Entfernen der Gas- oder Dampfphase unter Anreicherung der dritten Phase verhältnismäßig dichter gemacht ist, innerhalb der Äbsetzzone erreicht.

Vorzugsweise werden die Reagenzien und ggf. das Verdünnungs- oder Lösungsmittel am unteren Teil des Reaktionsbehälters in die Reaktionsmisehung eingeleitete Vorzugsweise wird die Gas- oder Dampfphase - gleichgültig ob es sich um ein Reagens oder um ^ ^ ein inertes Gas oder Dampf handelt - ebenfalls am unteren Teil des Reaktionsbehälters in die Reaktionsmischung eingeleitet, wo eine Vorrichtung vorgesehen ist, die eine rasche und innige Dispergierung dieser Phase im Reaktionsgemisch sicherstellt· Diese Vorrichtung besteht beispielsweise aus einer durchlochten Platte, die durch die die Gas- oder Dampfphase hindurchtritt, oder einem rotierenden Rührer oder einer sonstigen Vorrichtung, die das gleiche Ergebnis zu erzielen gestattet.

Nötigenfalls kann der Reaktionsbehälter mit üblichen Mitteln erhitzt oder gekühlt werden, und der Inhalt des Behälters kann unter Druck gehalten werden^ insbesondere mit Hilfe einer unter Druck stehenden Gasatmosphäre über dem Reaktionsgemisch.

In der Dekantierungszone kann die Flüssigkeit, die aus dem oberen Teil abgezogen werden soll, mit Hilfe eines Überlaufs oder einer ähnlichen Einrichtung entfernt werden· Ein einfaches Rohr, das den Boden dieser Zone mit dem Boden des Reaktionsgefäßes verbindet, sichert eine Zirkulation der dritten Phase von der Zone zum Behälter.

Ein Vorteil des Verfahrens der Erfindung besteht darin, daß der Rücklauf der dritten Phase zum Reaktionsbehälter, die - wenn es sich um einen festen Stoff handelt (ie das in der Regel der lall

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ist) - gewöhnlieh in Form eines Schlammes in Mischung mit Seilen der Reaktionsflüssigkeit, welche im unteren Teil der Dekantierungszone zurückbleibt, vorliegt, lediglich durch die Zirku-r lationskraft erfolgt, die durch die Differenz der spezifischen Gewichte der Mischung in diesen beiden Organen - wie oben auseinandergesetzt - hervorgerufen wird, ohne daß hierbei Zirkulationspumpen oder -Filter durchlaufen werden.

Das übliche Verfahren besteht darin, die mit der dritten Phase im allgemeinen dem'festen Katalysator - beladene Phase, die aus "dem .Reaktionsbehälter abgezogen wird, zu filtrieren oder absetzen zu lassen und den Katalysatorschlamm in den Behälter mit Hilfe einer Pumpe wieder einzuführen. Dieses Verfahren bietet mechanische Probleme, die schwierig zu lösen sind, insbesondere wenn das Reaktionsgefäß unter starkem Druck arbeitet. Die Schwierigkeiten bestehen beispielsweise in einer Verstopfung der Entspannungsventile, in einer pysikalischen Verschlechterung der Katalysatorkörner, in einer Abnutzung der Pumpen durch Verstopfen oder durch Scheuerwirkung und dgl.

Ein anderes übliches Verfahren besteht darin,· die Flüssigkeit aus dem Reaktionsbade mit Hilfe einer Einrichtung, die aus einer Pumpe und einem Filter besteht, abzuziehen. Um ein Verstopfen des Filters zu vermeiden, führt man von Zeit zu Zeit klare Flüssigkeit im entgegensetzten Sinne zum Abzug durch das Filter hindurch. Mit Hilfe dieser ^Methode verzögert man praktisch nur die Verstopfung, insbesondere wenn der suspendierte Katalysator ein Feststoff aus sehr feinen Teilchen ist.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, das weder eine Pumpe noch ein Filter benötigt, vermeidet diese Übeistände auch bei Betrieb unter sehr hohem Druck,

Im französischen Patent 1 482 056 entsprechend dem britischen Patent 1 152-766 ist ein Hydrierverfahren in'flüssiger Phase,

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die einen suspendierten Katalysator enthält, beschrieben. ■ Dieses Verfahren nutzt die Differenz der Dichte zwischen der Reaktionsmischung und der Mischung in dem Absetzgefäß aus, um ohne Pumpe und Filter eine Zirkulation der Flüssigkeit und des Katalysators zwischen den oberen und unteren Teilen der beiden Organe zu erreichen.. Indessen nahm man bei Anmeldung dieses älteren Patentes an, daß es notwendig sei, daß das Heaktionsbad eine große Höhe im Verhältnis zu seinen anderen Dimensionen haben müsse, d.h., ein Verhältnis von Höhe zu Durchmesser bei Anwendung eines zylindrischen Reaktionsgefäßes von mindestens 5:1, das eventuell bis zu 200 : 3 betragen könne. Dies wurde für notwendig gehalten, um. einen genügenden Höhenunterschied zwischen oberem und unterem Teil des Systems zu gewährleisten. Im übrigen war es mötig, daß über dem Bade ein freier Raum von großer Höhe vorhanden war, in dem der Teil des Bades, der in Form eines Nebels von dem überschüssigen Wasserstoffstrom mitgenommen worden war, genügend Zeit zur Kondensation in Form kleiner Tropfen hatten um so in die Reaktionszone wieder zurückzufallen. Die Höhe des freien Raumes war von derselben Größenordnung wie diejenige, des Bades selbst. Im ganzen hatte der Reaktor infolgedessen eine Höhe, die mindestens zehnmal so groß war wie sein Durchmesser, was einer beträchtlichen senkrechten Raumausdehnung von einer Höhe von etwa 20 m entsprach.

Es wurde nun gefunden, daß es nicht notwendig ist, zu derart umfangreichen Apparaturen zu greifen, und daß unter der Voraussetzung einer raschen und innigen dispersion des Gases oder der Dampfphase innerhalb des Reaktionsmediums oder der Mischung im unteren Teil des Reaktionsgefäßes eine verhältnismäßig geringe Höhe der Flüssigkeitsmischung innerhalb des Reaktors und in dem Dekantiergefäß gentigt, um gute Bedingungen für die Zirkulation des flüssigen ^e-diuma und der dritten Phase zwischen diesen beiden Organen sieb abzustellen«. Bei Anwendung, des Verfahrens gemäß der Erfindung vermeidet'.man also die Notwendigkeit übermäßig hoher Apparaturen; man kann sich vielmehr mit Reaktionsbehälter, wie Einern normalen Gefäß oder eiser Plattenkolonne,

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zufriedengeben, d.h., mit einem Reaktionsraum, bei dem das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser - unter der Voraussetzung, daß es sich um ein zylindrisches Gefäß handelt - in der Größenordnung von 0,5 ί 1 bis 2:1 liegt. Die Gasatmosphäre, die unter halb des Niveaus der Reaktionsmischung aufrechterh.alt.en werden muß, braucht nicht besonders wichtiggenommen zu werden, und das Verhältnis seiner Höhe zum Durchmesser wird im allgemeinen, nicht 1 : 1 überschreiben, so daß auch im äußersten lall die Gesamthöhe des Reaktionsgefäßes nur das Dreifache seines Durchmessers erreicht anstelle des Zehnfachen, was die Minimalziffer in dem " früheren Verfahren der Anmelderin gewesen ist.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann mit Vorteil in zahlreichen Fällen angewendet werden, u.zw. ganz allgemein bei Reaktionen, die in flüssiger Phase in Gegenwart einer dritten heterogenen Phase, die fest oder flüssig sein kann, durchgeführt werden, welche in dem flüssigen Reaktionsmedium dispergiert oder suspendiert ist. Im einzelnen handelt es sich um Reaktionen in Gegenwart von .

(a) einem gas- oder dampfförmigen Reagens und einem zweiten Reagens und ggf. einem Verdünnungs- oder Lösungsmittel, welche unter den Reaktionsbedingungen flüssig sind. Dies ist be-.

) sonders der Fall bei katalytischen Hydrierungs- oder Oxydationsreaktionen in Gegenwart eines festen, feinverteilten Katalysators . ■

(b) in Gegenwart eines, zweier oder mehrerer Reagenzien und ggf. flüssiger Verdünnungs- oder Lösungsmittel ohne Anwesenheit eines gasförmigen Reagens. In diesem Pail wird die Gasoder Dampfphase durch ein inertes Medium gebildet, das ledig-i lieh durch seine Gegenwart dazu dient, die ^ichte der Reaktionsmischung im Reaktionsgefäß zu erniedrigen. Diese Phase kann auch selbst aus einem oder anderem Reagens entstehen, das in Dampfphase gebracht ist und in diessr Form in das Reaktionsgemisch eingeblasen wird. Diese Technik bezieht sich insbesondere auf die Durchführung von Reaktionen, bei denen

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man von Verbindungen ausgeht, die unter den Umsetzungsbedingungen lediglich flüssig sind, also beispielsweise bei Veresterungen, bei der Hydrolyse von -Estern, der Dehydratisierung von Alkoholen zu Äthern, die in Gegenwart von Ionenaustauscherharzen als Katalysatoren durchgeführt werden, oder noch bei Ionenaustausch, der mit Hilfe solcher Harze durchgeführt wird, . .

(c) in Gegenwart eines oder mehrerer Reagenzien, die flüssig und ggf. gasförmig sein können, wie dies in den obigen Fällen ^a) und (b) erwähnt ist, und ggf. eines flüssigen Verdünnungs- oder Lösungsmittels und in Gegenwart eines flüssigen Katalysators, der mit den anwesenden Verbindungen nicht vollständig mischbar ist, beispielsweise bei der Absorption von Olefinen in wäßriger Schwefelsäure zum Zweck ihrer Hydratisierung zu Alkoholen.

Wenn es sich um eine sehr rasche Reaktion handelt, insbesondere eine solche mit der r.aaktionsgeschwindigkeit 0, wie z.B. die Hydrierung von NOp-Gruppen in HHp~^GruPP^eI1» ^so genügt eine einfache -^eaktions- und Dekantationseinheit gemäß vorliegender Erfindung, um sogleich ein Reaktionsprodukt zu erhalten, dasweniger als 100 Teile pro Million nicht umgesetzter Reagenzien aufweist.

Bei langsameren Reaktionen - beispielsweise bei der Hydrierung von Nitrilen oder Iminen zu Aminen, bei der Hydrierung von Al-. dehyden oder Ketonen zu Alkohol, bei der Hydrierung von olefinischen Doppelbindungen - kann es von Vorteil sein, zwei oder mehrere Einheiten, die in Reihe geschaltet sind, zu verwenden und nötigenfalls unter verschiedenen Reaktionsbedingungen zu arbeiten. Die praktischen Arbeitsbedingungen für derartige kombinierte Systeme sind weiter unten bei den Beispielen 3» 4, 5 näher erläutert, wobei Gruppen zweier Einheiten verwendet werden, aber es versteht sich, daß unter entsprechenden Umständen auch eine Vereinigung einer größeren Anzahl von Einheiten Verwendung finden kann.

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Die Abbildungen 1,- 2 und 3 der-beiliegenden Zeichnungen zeigen drei Formen von Apparaten, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung brauchbar sind.

Bei der Vorrichtung nach Abb. 1 besteht das Reaktionsgefäß 1 aus einem zylindrischen Behälter, der mit einer Rührvorrichtung ausgerüstet ist, die im vorliegenden lall in Form eines sich drehenden ühirbinenrührers 2 mit vorzugsweise vertikaler Achse vorhanden ist. Dieser Behälter steht in Verbindung mit einer Dekantiervorrichtung 3, in der die flüssige Mischung, die die ψ dritte Phase enthält, die aus dem Behälter durch ein im wesentlichen waagerecht liegendes Rohr 4- abströmt, das mit einem Ventil 5 versehen ist, zur Ruhe gelangt und dekantiert.

Wie bereits oben dargelegt, beruht das Prinzip der Arbeitsweise der Vorrichtung darauf, daß sie sich die natürliche Zirkulation zunutze macht, die sich von selbst-zwischen der flüssigen Mischung im Behälter 1 und der Dekantiervorrichtung 3 mit Hilfe des Rohres 4- und der an der dritten Phase angereicherten flüssigen Mischung am Grunde der Dekantiervorrichtung 3 gegen den unteren Teil des Behälters 1 durch die Rohrleitung 6 infolge der Verschiedenheit der spezifischen Gewichte d^ - d-y. der ruhen-. den Mischung im Dekantiergefäß und der eine Gas emulsion enthaltenden Flüssigkeit in dem Behälter ausbildet. Die Zirkulationsgeschwindigkeit im Rohr 6 ist:eine zunehmende Funktion der Differenz dp - dy sowie derHöhe h, die den Boden des Gefäßes 1 von der Rohrleitung Λ trennt. Wenn die Vorrichtung im Betriebe ist, bildet sich bei einem gegebenen Rohr 6 eine stabile Zirkulationsgeschwindigkeit aus, die von den oben angegebenen Fak-■ '. toren abhängt. Wenn man diese verändern will, genügt es, den Durchmesser des Rohres 6 zu ändern und damit den Druckverlust in diesem Rohrj während der Bewegungsdruck bei einer gegebenen Reaktionsmischung und einer bestimmten Rührintensivitat gleichbleibt. .

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Vorzugsweise ist der Reaktionsbehälter 1 außer mit einem Rührwerk 2 auch noch mit einer HeiJ§- und Kühlvorrichtung ausgerüstet, I die hier in Form einer Schlange 7% die im Querschnitt gezeichnet ist, angedeutet ist. Die dem Gefäß zuzuführenden flüssigen und möglicherweise gasförmigen Substanzen werden durch Leitungen 8, 9 eingeleitet, die in der Nähe des Rührers 2 münden. Dieser soll eine genügende Wirksamkeit besitzen, um innerhalb des flüssigen Mediums eine gute Emulgierung der Gas- oder Dampfphase und eine gute Suspendierung der dritten heterogenen Phase zu erzielen. Eine an sich bekannte Vorrichtung, wie sie in der Zeichnung wiedergegeben ist, besteht aus einem Turbinenrührer 2, dessen Schaft in einem gewissen Abstand von einem Rohr 11 umgeben ist, dessen unteres Ende dicht im Saugbereich der Turbine mündet, während sein oberes Ende sich in die gasförmige Phase öffnet, die oberhalb der flüssigkeit vorhanden ist. Eine solche Torrichtung eri- " möglicht innerhalb des Reaktionsmediums einen kontinuierlichen Kreislauf des Gases, das die Flüssigkeit im oberen Teil des Behälters verläßt,und wirkt in jeder Hinsicht zufriedenstellend, ihdem sie den Einfluß des Wirbels begrenzt. Man kann jedoch jedes andere Rührsystem verwenden, das eine gute Emulsion schafft.

Das Dekantiergefäß 3 hat zweckmäßig eine konischwzylindrische Form. Wenn eine dritte feste Phase vorhanden ist, wählt man den Winkel an der Spitze des Konus genügend klein, damit ein Absetzen der dritten Phase auf den Wänden vermieden wird. Der Winkel hängt offensichtlich von der Art der dritten, in Suspension befindlichen festen Phase ab, liegt aber gewöhnlich zwischen 15 und 60°.

Das Dekantiergefäß wird hinsichtlich des Dampfdrucks im Gleichgewicht mit dem Behälter 1 mit Hilfe eines Rohres 12 gehalten, daa mit einem "Ventil 15 versehen ist.

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Die in das Dekantiergefäß 3 durch das Rohr 4 aus dem Behälter 1 eintretende Mischung strömt vorzugsweise abwärts durch ein senkrecht abgeknicktes Ende des Rohres 4- in einen zentralen Kamin 14·, der die Rolle einer Entgasungsflasche spielt. Das obere Ende dieses Kamins öffnet sich in den Gasraum o*berhalb der Flüssigkeit, während sein unteres Ende in den konischen Teil des Dekantiergefäßes mündet· Die größten Teilchen der dritten Phase, die in der absteigenden Flüssigkeit .suspendiert sind, fallen auf den Boden des Konus herab, während die feinsten Teilchen durch im Kamin vorhandene Löelier oder Schlitze in die ^aingzone übertreten, die den Kamin umgibt.

Die dekantierte Flüssigkeit strömt am oberen Ende der ^one über den kreisförmigen Überlauf 16 ab, der mit senkrechten Schlitzen für den Durchtritt der Flüssigkeit ausgestattet ist, wobei die unteren Enden der Schlitze in einer waagerechten Ebene liegen« Die so mit Hilfe des Überlaufs abgetrennte Flüssigkeit wird durch eine Rohrleitung 17 nach Maßgabe ihres ^berströmens in die äußere kreisförmige Rinne 18 entfernt.

Wie bereits oben ausgeführt, ist der Druckverlust im Rohr 6 proportional der Höhe h und dem Unterschied in den spezifischen Gewichten d^ - d^.. Auf Grund der Anwesenheit der Gas-Flüssigkeits-Emulsion im Behälter 1 kann d^ wesentlich größer .sein als d^. Dies ist eine Funktion der Wirksamkeit des Rührens. Der Flüssigkeitsspiegel im Gefäß 1 ist etwas höher als im Dekantiergefäß 3; das letztere Niveau ist durch, die Konstruktion der Apparatur gegeben, da sie von dem Überlauf abhängt. Wenn der Bi?uckverlust im Rohr 4 vernachlässigbar ist, wie es erforderlich ist, genügt der normale Umlauf der folgenden Gleichung!

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ORIGINAL.

Übrigens soll das Ausgleichsrohr 12 weit genug sein, daß der Druckverlust, der möglicherweise durch ein Rückströmen von Gas, das aus dem Kamin 14 entweicht, zum Behälter 1 verursacht wird, vernachlässigt werden kann.

Falls eine feste dritte Phase vorhanden ist, ist es empfehlenswert, die Zirkulationsgeschwindigkeit und damit den Durchmesser des Rohres 6 weit genug zu wählen, daß der durch dieses Rohr zurückströmende Schlamm, der die dritte Phase enthält, genügend flüssig bleibt. Das Rohr darf jedoch nicht so weit sein, daß eine merkliche Dekantierung stattfindet. Der Rückstrom der flüssigen Mischung durch das Rohr 6 "beträgt das zwei- bis zwanzigfache Volumen der klaren Flüssigkeit, die durch die Rohrleitung 17 abgezogen wird. Bei einem gegebenen System ermöglichen es Versuche, die optimale Geschwindigkeit zu bestimmen. Eine übliche Meßeinrichtung 19 gestattet es, die Umlaufgeschwindigkeit durch das -^ohr 6 zu ermitteln.

Die Aufgabe des Rohres 20 besteht darin, die über der Flüssigkeit in dem Behälter 1 und dem Dekantiergefäß 2 vorhandene Atmosphäre unter Druck zu setzen. Diese Rohrleitung kann auch dazu dienen, die erforderliche gasförmige Phase in die Apparatur einzuleiten,,, anstatt sie durch das Rohr 8 oder 9 zuzuführen. In diesem Fall erfolgt der Zustrom der Gasphase zu der Ansaugstelle der turbine 2 lediglich durch das Rohr 11.

Es ist auch möglich, der Shirbine 2 durch das Rohr 11 nicht nur die Gasphase, sondern auch frische Flüssigkeit oder Flüssigkeiten zuzuführen, die in die Apparatur eingespeist werden. Zu diesem Zweck genügt es, daß das Zuführungsrohr oder die -rohre für die Flüssigkeit oder Flüssigkeiten am offenen oberen Ende der Rohrleitung 11 münden.

Natürlich soll ein Gasabzug vorgesehen sein, um den Überschuß an Gas zu entfernen. Ein solcher Abzug kann entweder am Rohr 21 vorgesehen sein, das am oberen Ü?eil des Behälters 1 angeordnet

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und mit einem Ventil 22 ausgerüstet ist, oder mit Hilfe eines Rohres 23» das am oberen Teil des Dekantiergefäßes 3 angeordnet und ebenfalls mit einem Ventil 24 versehen ist.

Wenn das Rühren aufhört und die Zirkulation zwischen dem Behälter und Dekantiergefäß zur -^uhe kommt, -hindert der gebildete Niederschlag von Feststoffen im Dekantiergefäß und im Rohr 6 ein funktionieren der Vorrichtung beim erneuten Anstellen. Aus diesem Grunde ist es im Augenblick des Anhalt ens der Vorrichtung k im praktischen Betriebe notwendig, die Ventile 25 und 26 zu ■ schließen, die in der Rohrleitung 6, unterhalb des Behälters 1 und des Dekantiergefäßes 3 vorhanden sind, um eine Verstopfung der Rohrleitung 6 zu verhindern. Im Augenblick der Wiederinbetriebsetzung ermöglicht eine geeignete Vorrichtung eine Suspendierung der dritten Phase im unteren Teil des Dekantiergefäßes. Eine solche Vorrichtung kann aus einem kleinen Nebenrührer, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, bestehen, oder in der Einleitung eines gasförmigen Mediums unter ausreichendem Druck.

Natürlich kann das Innere des Dekantiergefäßes in anderer Weise als in der Zeichnung dargestellt ausgestattet sein; so kann beispielsweise der Kamin 14 seitlich anstelle der zentralen An-Ordnung vorgesehen sein, und anstelle des peripheren, kreisförmigen Überlaufs kann ein mehr lokaler iJberlauf vorhanden sein,, der vorzugsweise an einer Stelle angeordnet ist, die diametral dem Seitlich angeordneten Kamin, durch den das Dekantiergefäß gespeist wird, gegenüber liegt.

Falls es sich schließlich als erforderlich erweist, einen Teil der die dritte Phase enthaltenden Mischung am Boden des Dekan-. tiergefäßes 3 abzuziehen, kann dies durch ein mit einem Ventil 28 versehenes Rohr 27 erfolgen·

Bei der Vorrichtung nach Abb. 2 ist in dem gleichen Mantel 29 die Reaktions2ioae 30_s die dem Behälter 1 in Abb. 1 entspricht,u.

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außerhalb dieses Behälters in konzentrischer Anordnung eine ringförmige Dekantierzone 31 angeordnet, die der Dekantierzone 3 in Abb. 1 entspricht. Die Dekantierzone empfängt beispielsweise durch Überlauf die in der Zone 30 in Reaktion getretene Flüssigkeit, die die dritte Phase in suspendierter Form enthält. In der Zone 31 tritt eine Abscheidung der dritten Phase ein, die sich im unteren Teil der Zone in Mischung mit der Reaktionsflüssigkeit ansammelt, während der Rest der Flüssigkeit, der keine oder im wesentlichen keine dritte Phase mehr enthält, im oberen Teil der Zone abgezogen wird. Die Mischung der Reaktionsflüssigkeit und der dritten Phase, die sich im unteren Teil der Zone 31 ansammelt, wird automatisch von hier.in die Zone 30 zurück eingesaugt. Dies geschieht unter der Wirkung des kontinuierlich zirkulierenden Flüssigkeitsbades, wie oben auseinandergesetzt, welches zwischen der Reaktionszone und der Dekantierzone infolge der Emulgierung der Gas- oder Dampfphase in der Flüssigkeit der Reaktionszone umläuft.

In Abb. 2 zeigt die Darstellung A einen senkrechten Schnitt durch die Apparatur, während die Darstellung B einen waagerechten Querschnitt zeigt. In der Zeichnung 2A ist die Linie I-I¹ die Schnittlinie für Fig. 2 B, und in Fig. 2 B ist die Linie H-II¹ die Schnittlinie, längs deren der Schnitt nach Fig. 2A verläuft.

In dem Zylindermantel 29 ist koaxial ein Einsatz 32 vorgesehen, der sich nach unten sanft und schrittweise erweitert, um auf diese Weise im Inneren die Emulgierungs- und Reaktionszone 30 von der äußeren ringförmigen Dekantierzone 31 abzutrennen. Die Reaktionsmischung, die die dritte Phase in suspendiertem Zustand enthält, strömt kontinuierlich aus der Zone 30 in die Zone 31» indem sie durch eine Kerbe '33 überläuft, deren öffnung durch Anordnung einer für diesen Zweck üblichen Vorrichtung regelbar gestaltet sein kann. Die dritte Phase trennt sich durch Dekantation in der Zone 31 und sammelt sich im unteren Teil der Zone an, während die von der dritten Phase freie oder im wesentlichen freie Flüssigkeit kontinuierlich aus der -Apparatur durch

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die Rohrleitung 34 und einen Überlauf 35 außerhalb des Gehäuses 29 abgezogen wird.

Um so weit wie irgend möglich ein Mitreißen der dritten Phase bis zur Vorrichtung 35 zu vermeiden, ist das Rohr 34- "vorteilhaft an einer Stelle diametral gegenüber der. Üb erlaufkerbe 33 angeordnet. Die ,dritte Phase wird von dem unteren Teil der Zone 31 in den unteren Teil der Zone 30 hinübergeführt, wie dies durch Pfeile am Boden in Abb. 2 A gezeichnet ist. Dies geschieht durch die Saugwirkung, die durch die Zirkulation der Flüssigkeit aus der Zone 30 in die Zone 31 und wieder zurück von Zone 31 in Zone 30 stattfindet.

Eine Rohrleitung 36 dient zur Einleitung der flüssigen Seagenzien und ggf. des Verdünnungs- oder Lösungsmittels in die Nachbarschaft der Turbine 37· Die durch die Rohrleitung 38 zugeführte Gas- oder Dampfphase wird, infolge der Saugwirkung der Turbine durch die Rohrleitung 39 angesaugt, welche koaxial zu dem vorteilhaft senkrechten Wellenschaft 40 der Turbine angeordnet ist. Die Gas- oder Dampfphase wird mit Hilfe der Turbine in dem gesamten flüssigen Medium oder der Mischung emulgiert, und diese Emulgierung verursacht die Zirkulation der Reaktionsmischung, wie· bereits erwähnt. Das Ansteigen der Emulsion in der Zone 30 verursacht eine Saugwirkung sowohl auf die im unteren Teil der Zone vorhandene flüssigkeit,, als auch auf die dritte Phase, die sich im unteren Teil der Zone 31 befindet. Vorzugsweise ißt dicht am Boden der Zone 30 ein kleiner Rührer 41 angeordnet,der ebenfalls auf der Rührwelle 40 sitzt, um eine wirksame Wiedergewinnung und auf diese Weise einen befriedigenden kreislauf der dritten Phase, die aus der ^zone 31 kommt, zu bewirken. Die Holle des Rührers 41 besteht lediglich darin, eine Bewegung der dritten Phase am und über dem Boden des Reaktionsgefäßes zu erwirken, jedoch nicht eine Emulgierung derselben in der Flüssigkeit herbeizuführen. Diese letztere Aufgabe steht vielmehr der Turbine 37 zu.

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Eine Abtrennung des größten Teils der dritten Phase in dem.ringförmigen Dekantiergefäß 31 erfolgt in der Nähe der Überlaufkerbe 33» usw. in der schraffierten Zone 42 der Abb. 2 B. Da die Rücklaufzone für die abgetrennte dritte Phase lediglich vertikale oder wesentlich vertikale Wände aufweist, ist g"ede Gefahr eines Anhaftens oder einer Anhäufung der festen dritten Phase an den Wänden vermieden.

Die Aufgabe der Rohrleitung 43 und 44 besteht darin, den Druck innerhalb der Atmosphäre des oberen Teiles des Behälters 29 und des oberen Teiles der Vorrichtung 35 auszugleichen. Die ßohr-

die

leitung 43 dient auch dazu, gasförmige Phase entweichen zu lassen.

Natürlich kann die Vorrichtung nach Fig. 2 auch mit einer nicht dargestellten Heiz- oder Kühlvorrichtung versehen sein.

Die Apparatur nach Abb. 3 empfiehlt sich speziell in dem Fall, wenn der feste, in der flüssigen Phase suspendierte Anteil einen Ionenaustauscher darstellt, insbesondere ein Ionenaustauscherharz, u.zw. gleichgültig ob der Ionenaustauscher dazu benutzt wird, einen Ionenaustausch mit den in der flüssigkeit vorhandenen Ionen vorzunehmen, oder ob es als Katalysator für eine chemische Reaktion dient, die in einem heterogenen Medium durchgeführt werden soll.

Bei dieser Apparatur wird die Gasphase, die in der im Reaktor 45 enthaltenen Flüssigkeit dispergiert werden soll, von einem oder mehreren Gasen oder Dämpfen gebildet, die in den unteren Teil des Reaktors durch die perforierte Platte 46 eingeleitet werden. Der bloße Eintritt der Gasphase genügt iin diesem Fall, um die notwendige Rührbewegung in dem Reaktionsgefäß herbeizuführen. In dem speziellen besonderen Fall, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, der jedoch keine Beschränkung darstellen soll, bildet das Reaktionsgefäß 45 einen Teil einer Destillationskolonne 47. Es handelt sich um eine der Platten«, die zwischen

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zwei üblichen Kochplatten 48 und 49 angeordnet ist, und'durch welche die Dämpfe, die aus dem unteren Abschnitt der Kolonne austreten, nach oben hindurchströmen»

Durch die -Rohrleitung 50, die die Gesamtmenge der von der Platte 49·- abfließenden flüssigkeit sammelt, wird der Reaktor dicht oberhalb der perforierten Platte 4-6 mit Flüssigkeit gespeist. In Übereinstimmung mit den obigen Ausführungen wird die dispersion des Ionenaustauschers innerhalb der Flüssigkeit im Re-' aktor durch die Turbulenz erreicht, die bei dem Hindurchtritt " der Dämpfe, die von der Platte 48 aufsteigen, verursacht wird. Die Dämpfe entweichen dann am oberen Ende des Reaktors zur Platte 49 hin, während die Mischung der flüssigkeit und des Ionenaustauschers durch ein Rohr 51 austritt, das mit einem Ventil 52 vor dem Dekantiergefäß 55 ausgerüstet ist.

Aus dem Dekantiergefäß tritt eine ^lüssigkeitsmenge, die der in der Zeiteinheit in den Reaktor durch die Leitung 50 eintretenden Flüssigkeitsmenge entspricht, durch die Rohrleitung- 54 aus und wird zu der Platte 48 geleitet, um im unteren Teil der Kolonne 47 rektifiziert zu werden. Der von der Flüssigkeit durch Dekantieren getrennte Ionenaustauscher wird im Kreislauf aus dem Dekantiergefäß zum unteren Teil des Reaktors zusammen mit der überschüssigen Flüssigkeit durch eine Rohrleitung 55 zurückgeleitet, die mit einem Ventil 56 ausgerüstet ist.

Wenn es notwendig ist, frische Reagenzien in den Reaktor zusätzlich zu der vom Boden 49 durch die Leitung 50 abströmenden Flüssigkeit einzuführen, kann dies durch eine Rohrleitung 57 erfolgen, die beispielsweise in die Rohrleitung 50 einmündet. ■

Wenn der teilweise inaktiv gewordene Ionenaustauscher erneuert werden muß, insbesondere wenn er bei der Verwendung als Ionenaustauscher eine kontinuierliche Neutralisation erfährt und in folgedessen kontinuierlich erneuert werden muß, wird kontinuier-

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lieh ein Teil des Ionenaustauschers durch die Rohrleitung 58, die mit einem Ventil 59 versehen ist, abgezogen und zu einer Regenerationsstufe geleitet, während kontinuierlich die äquivalente Menge frischen Ionenaustauschers durch die Rohrleitung 60, die mit einem Ventil 61 versehen ist, zugeführt wird. Beide zuletzt erwähnten Rohre sind an die Rohrleitung 55 angeschlossen. Auf diese Weise ist es möglieh, eine konstante Reaktionskapazität der Apparatur aufrechtzuerhalten»

Schließlich wird das Gleichgewicht der Dampfdrücke im oberen Teil des Reaktionsgefäßes und des Dekantiergefäßes durch die Leitung 62 sichergestellt.

Natürlich stellt die oben beschriebene Apparatur lediglich eine Erläuterung und keine Begrenzung der Erfindung dar« Es liegt also innerhalb des Bereichs der Erfindung, verschiedene der hier beschriebenen Einheiten durch andere, äquivalente ^inheiten, die im wesentlichen die gleichen Aufgaben oder ähnliche Aufgaben erfüllen, zu ersetzen.

Die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele erläutern verschiedene Anwendungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Beispiel 1

Das Beispiel bezieht sich auf die Hydrierung von Dinitrotoluolen in die entsprechenden Toluol-Diamine. In diesem Fall wird eine Mischung der isomeren 2,4- und 2,6-Dinitrotoluole der Hydrierung unterworfen. Da die verschiedenen isomeren Dinitrotoluole während der Hydrierung das gleiche Verhalten zeigen, ist es möglich, irgendeines dieser isomeren oder Mischungen hiervon zu behandeln,d.h., daß die genaue Zusammensetzung der zu behandelnden Mischung keinen Einfluß auf den Gang des Verfahrens hat.

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Es wird hierbei eine Vorrichtung ähnlich der in Abb. 1 dargestellten benutzt, die folgende Merkmale aufweist:

Gefäß 1: -

- Material: gewöhnlicher Stahl . .

- Innerer Durchmesser: 1600 mm

- Gesamthöhe: 2,8 m

- Höhe der katalyt. Bades im Gefäß während des Verfahrens: 2m

- Badvolumen während des Verfahrens: 3200 1

- Üb erlaufnive au durch Rohr 4· (Höhe h): 1,8 m * - Geschwindigkeit des Rührers 2: 500 UpM

- Volumenzunahme des Bades während des Verfahrens gegenüber dem Bad im Ruhezustand: 30 - 35 %

Dekantiergefäß 3:

- Material: gewöhnlicher Stahl

- Größter innerer Durchmesser: 1600 mm

- Scheitel des Konus: 30° .

Die 'Arbeitsbedingungen waren folgende: ^l

- Zuführung der Dinitrotoluolmischung in Behälter 1 durch Rohr 8: 750 kg/h

- Zuführung von 96 Vol.-%igem Äthylalkohol als lösungsmittel in Behälter 1 durch Rohrleitung 9: 400 l/h

- Temperatur der Reaktionsmischung im Behälter 2^: wurde auf 100 gehalten durch Kühlen mit Hilfe der Schlage 7, die auch zum Aufheizen zu Beginn des Verfahrens benutzt wurde

- Wasserstoffdruck (durch Rohrleitung 20 zugeführt): 20-25 bar

- Katalysator: reduziertes Nickel auf einem kieselsäurehaltigen Träger (Kieselgur) in feinverteiltem Zustand

- Uickelgehalt der Reaktionsmischung: 20 g/l

- Strömungsgeschwindigkeit der Mischung durch Rohrleitung 6t 5-8 mVh

Unter diesen Umständen betrug der Gehalt an Dinitrotoluol in dem rohen Reaktionsprodukt, das durch die. Leitung 17 abgezogen wurde, weniger als 20 mg/1, und sein Nickelgehalt lag unter 500 mg/1.

.·':.' 009820/1880

Das Rohprodukt wurde dann der üblichen Destillation unterworfen, u.zw. zunächst unter Atmosphärendruck, weiterhin unter Vakuum, um von dem gewünschten Erzeugnis das Wasser und den Alkohol abzutrennen, den Alkohol durch Rückführen aufzukonzentrieren und die Rohmischung der Toluol-Diamine zu rektifizieren, um sie von einigen Nebenprodukten mit niedrigem und hohem Siedepunkt, die während der Reaktion gebildet worden waren, zu befreien.

Die Ge samt ausbeute an 2,4— und 2,6- ^X'oluol-Diaminen betrug 98% im Hinblick auf die umgewandelten Dinitrotoluole₀

Beispiel 2

Das Beispiel bezieht sich auf die Hydrierung von Mononitrobenzol zu Anilin. ■

Die Reaktion wurde in einer Vorrichtung nach Beispiel 1 durchgeführt; die Arbeitsbedingungen waren folgende:

- Zufuhr von Mononitrobenzol zum Reaktor: 800 kg/h

- Zufuhr des *96 Vol.-%igen Äthylalkohols als Lösungsmittel zum Reaktor: 320 l/h

- remperatur innerhalb des Reaktors: 100°

- Wasserstoffdruck: 20-25 bar

- Katalysator: reduziertes Nickel auf einem hochgereinigten Siliziumdioxyd (handelsüblichem "Aerosil") in feinverteiltem Zustand

- Nickelgehalt der -^eaktionsmischung: 20 g/l .

- Strömungsgeschwindigkeit der Mischung durch Rohrleitung 6: 6-10 mVh

Unter diesen Bedingungen betrug der Gehalt der rohen Reaktionsmischung, die durch die Rohrleitung 17 abgezogen wurde, an Mononitrobenzol weniger als 20 mg/1, und sein Nickelgehalt lag unter 500 mg/1.

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Das Rohprodukt wua?de in üblicher Weise destilliert.

Die Anilinausbeute - berechnet auf das umgesetzte Mononitrobenzol - betrug etwa 99%·

Beispiel 3 ■ ' ■

Das Beispiel bezieht sich auf die Hydrierung von Monobutylimin zu M_Onobutylamin» Diese Reaktion wird in bekannter Weise in Gegenwart von Ammoniak durchgeführt, um eine Bildung von, sekun-" dären ,und tertiären Aminen zu vermeiden.

In dem Beispiel umfaßt die Vorrichtung zwei Gruppen, die in Reihe geschaltet sind und gleichlaufend arbeiten, wobei jede von ihnen aus einem Behälter mit einem Dekantiergefäß besteht, wie es in Abb. Λ dargestellt ist, die aus gewöhnlichem Stahl hergestellt sind, Aus Gründen der Vereinfachung wm?den die Organe oder Einrichtungen der ersten Gruppe mit den Bezugszeichen· der IPig. 1 bezeichnet, also beispielsweise Gefäß 1, Dekantiergefäß 3, Die der zweiten Gruppe sollen mit den gleichen Ziffern, aber mit einem Strich, bezeichnet werden, also beispielsweise Behälter 1', Dekantiergefäß3'·

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Die Apparatur in den beiden Gruppen wurde unter einem Wasserstoff druck von 20 bar gehalten, wobei der Wasserstoff im Gefäß Λ durch die Rohrleitung 20 und im Gefäß 1' durch die Rohrleitung 20' zugeleitet wurde.

Der Behälter 1 in der ersten Gruppe wird durch die Rohrleitung 8 mit Monobutylimin beschickt, das etwas Wasser und eine kleine Menge Ammoniak enthält, und durch Rohrleitung 9 mit flüssigem Ammoniak. Das Wasser- und Ammoniak-enthaltende Monobutylimin ist das Reaktionsprodukt von Butylaldehyd mit Ammoniak, nachdem die rohe Reaktions$ischung dekantiert und das Wasser durch Dekantation abgetrennt ist,

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Der Behälter 1' in der zweiten Gruppe wird durch die Rohrleitung 8¹ mit der klaren flüssigkeit beschickt, die aus dem Dekantiergefäß 3 der ersten Gruppe durch die ^Leitung 17 abgezogen wird. Diese Flüssigkeit enthält noch eine Menge von nicht umgesetztem Monobutylamin, dessen Hydrierung praktisch in der Apparatur der zweiten Gruppe vervollständigt wird. Die •Rohrleitung 9¹ bleibt hier unbenutzt.

Jedes ^eaktionsgefäß hat eine nutzbare Kapazität von IO 1 Flüssigkeit und enthält 400 g reduziertes Nickel, die auf einem hochreinen Siliziumdioxyd (handelsüblichem "Aerosil") in feinverteiltem Zustand aufgetragen sind. Jedes Dekantiergefäß hat eine nutzbare Kapazität von 8 1.

Die Abmessungen der Einheiten der Apparaturen waren folgende:

- Behälter 1 und 1·:
Durchmesser 180 mm
Gesamthöhe 60 cm

Niveau bis zum Überlauf durch die Leitungen 4 und 4^f (Höhe h):

40 cm Rührerdrehzahl (2 und 2'): 1500 UpM

- Dekantiergefäße 3 und 3':

max. Durchmesser: 180 mm, Scheitel des Konus: 30° Gesamthöhe: '65 cm

Maximalhöhe der flüssigkeit in den Dekantiergefäßen: 47 cm

Die Temperatur in den beiden Reaktionsgefäßen wurde auf 125° gehalten mit Hilfe eines äußeren Mantels, durch den eine Wärmeaustauschflüssigkeit hindurchgeleitet wurde.

In jeder Gruppe betrug die Strömungsgeschwindigkeit der Mischung, die durch die Rohrleitung 6 (6^f) strömte, 25 l/h.

Unter diesen Bedingungen wies die stündliche Arbeitsbilana der beiden Gruppen, nachdem sich die Anlage im Gleichgewicht befand, folgende Werte auf: .

009820/1880

ErsteGruppe:

- Zufuhr durch.Leitung 8: Mischung aus;

Monobutylimin • . Wasser

Ammoniak

- Zufuhr durch Leitung 9:
-Abzug durch Leitung 17:

Fluss. Ammoniak

Monobutylamin

Dibutylamin

Monobutylimin

Wasser

Ammoniak

Feinverteilt.Nickel

64-00 g 700 g 100 g

g

g

180 g

180 g

700 g g 0,8 g

Zweite Gruppe:

-Zufuhr durch Leitung 8' :
Mischung, die durch Rohrleitung 17 (vgl. oben) abströmte

- Abzug durch Leitung 17'J

Monobut yl amin

Dibutylamin

Monobutylimin

Wasser

Ammoniak

g 380 g 10 g 700 g

g

Feinverteilt.Nickel 1,2 g

Die durch die Rohrleitung 17' abgezogene Mischung ist das fertige Rohprodukt des Verfahrens.

Die Gesamtausbeute an ^onobutylamin und Dibutylamin betrug 96,5 %-

Beispiel 4

Das Beispiel bezieht sich auf die Hydrierung von Methylamin-Propionitril der Formel GH₃-NH-CH₂-GH₂-CN zu Methylamin-Propylamin der Formel CH₅-NH-Ch₂-GH₂-GH₂-NH₂; ein ^verfahren,, das in Gegenwart von Ammoniak durchgeführt wird.

Q03320/1880

Die Apparatur besteht aus zwei Reaktions-Dekantierungselementen der in Abb. 2 dargestellten Art, die in Reihe geschaltet sind und im Gleichstrom miteinander arbeiten. Die Elemente sind aus gewöhnlichem Stahl hergestellt, und in Jedem Reaktions-Dekantierungselement betrug das durch die Reaktionsmischung während der Umsetzung beanspruchte Volumen 10 1. Zur "Bezeichnung der Organe der beiden Einrichtungen sind dieselben Prinzipien wie in Beispiel 3 angewendet.

In Jeder der beiden Einrichtungen befinden sich 500 g feinverteilter Katalysator, der aus reduziertem Nickel besteht, das auf einem hochreinen Siliziumdioxyd (handelsüblichem "Aerosil") aufgebracht ist. Die Reaktionstemperatur wurde auf 90 gehalten und der Druck auf 30 bar mit Hilfe von Wasserstoff, der durch die •'-'eitung 38 und 38' eingeleitet wurde. Die Umlaufgeschwindigkeit der Rührer (der Turbinen 37 und 37') und der Rührblätter 41 und 41^!) betrug 1500 UpM.

In die erste Einrichtung (29) wurde durch die Leitung 36 eine Mischung folgender Zusammensetzung pro Stunde eingeleitet:

Methylamin-Propionitril 2,5 kg Methanol (als Lösungsm.) 6,0 kg Ammoniak 3»0 kg ■

Die aus der Einrichtung 29 durch den Überlauf 35 abgezogene Flüssigkeit wurde in die zweite Reaktions-Dekantiereinrichtung 29' durch das Rohr 36' eingeleitet. Aus der Einrichtung 29' wurde mit ^iIfe des ^uberlaufs 35' eine Mischung aus Methanol, Methylamin-Propylamin und hochsiedenden Nebenprodukten abgezogen.

Nach der ^Destillation der so erhaltenen Mischung nach üblichen Verfahren wurden 2520 g des gewünschten Diamine und 10Qg hochsiedender Nebenprodukte erhaltene

Die Diaminausbeute beträgt 96,3 %.

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- - 24 - ...' .'■■■■■ .■; ■■; ;

Beispiel 5

Das Beispiel veranschaulicht die Absorption von Propylen in,,:' wäßriger Schwefelsäure. Die Reaktion stellt die erste. Stufe, der herstellung von I.sopropanol aus Propylen dar; die zweite,; Stufe besteht in der Hydrolyse der erhaltenen Isopropylsulfate. ^; / .:.'

Wie in Beispiel 3 werden zwei Gruppen von Apparaturen verwendet, die in Reihe geschaltet sind, wobei jede Gruppe aus einem Behälter mit einem Dekantiersystem gemäß Abb. 1 besteht, die aus rostfreiem Stahl mit einer inneren BDs!auskleidung hergestellt sind* Zur Bezeichnung der ^rgane der beiden Gruppen wird dasselbe Prinzip wie in Beispiel 3 angewendet.

Im Gegensatz zu dem, was in Beispiel 3 geschieht, werden hier die Reaktonsteilnehmer, nämlich das flüssige Propylen und die wäßrige Schwefelsäure, durch das System im Gegenstrom zueinander geführt, wobei das frische flüssige Propylen in die zweite Gruppe eingeleitet und das überschüssige flüssige Propylen aus der ersten Gruppe abgezogen wird, während die wäßrige Schwefelsäure in die erste Gruppe eingeleitet und die fertige ^ösung von Isopropylsulfaten aus der zweiten Gruppe . abgezogen wird. Eine solche Anordnung, deren Arbeitsweise in mehr detaillierter Form im folgenden beschrieben ist, ist schematisch in E¹Ig, A- dargestellt.

Die Anlage arbeitet unter Druck, um eine flüssige Propylenphase aufrechtzuerhalten. Die gasförmige Phase' besteht aus einem Teil des ^ropylens, das ursprünglich flüssig in dem Apparat in Gasform übergeht.

In jeder der beiden Gruppen sind die Abmessungen der Organe oder Einheiten wie folgt:

00 9 820/18 80

Behälter 1 und Λ · :

- Durchmesser: 180 mm

- Gesamthöhe: 20 cm

.- Niveau des Überlaufs durch, die Leitungen 4 und 4' (Höhe h):

17,5 cm

- Drehzahl der Rührer 2 und 2': 1000 UpM

Dekantiergefäße 5 und 3¹J

- Maximaldurchmesser: 165 mm

- Scheitel des Konus: 45°

- Höhe des Konus: 20 cm

- Höhe des zylindr. Teils oberhalb des Konus: 3 cm

Es sei darauf hingewiesen, daß bei dieser Anlage die Rohrleitungen 4 und 4' so dargestellt sind, daß sie in die Dekantiergefäße 3 und 3¹ an der Stelle münden, an der der untere konische Teil an den oberen zylindrischen Teil der Dekantiergefäße anschließt. Zur Erleichterung der Konstruktion können die -Rohrleitungen zur Einleitung der Reaktionsmischung in das Dekantiergefäß gemäß der Erfindung entweder in den zylindrischen oder konischen Teil oder auch in die Verbindungsstelle dieser beiden Teile münden.

Das Ausgangspropylen von einer Reinheit von 98 %, das 2 Gew.-% Propan enthält, wird kontinuierlich in flüssigem Zustand in den Behälter I¹ durch die Rohrleitung 9¹ eingeführt. Der Behälter 1' empfängt auch durch die Rohrleitung 8'die saure Lösung der Isopropylsulfate, die aus der ersten Apparaturgruppe austritt, eine Lösung, die weitere Mengen Propylen absorbieren kann.

Die flüesige Mischung, die den Behälter 1' durch die Rohrleitung 4* verläßt, trennt sich in dem Dekantiergefäß 3' in zwei Schichten; die obere Schicht besteht aus dem nicht absorbierten Teil des Ausgangspropylens; sie wird durch die Leitung 17*

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abgezogen und nach. Entspannung durch die Leitung 9 in die erste Apparategruppe, nämlich in den Behälter 1, eingeleitet. Der Behälter 1 empfängt auch durch die Leitung 8 wäßrige Schwefelsäure, die 75 G_ew.-% HgSO^ enthält.

Die aus dem Behälter 1 durch die Rohrleitung 4 abströmende flüssige Mischung trennt sich im Dekantiergefäß 3 in zwei Schichten: die obere Schicht, die aus dem überschüssigen, nicht absorbierten, an Propan angereicherten Propylen besteht, wird durch die Leitung 17 aus dem Dekantiergefäß 3 in flüssigem Zustande abgezogen. Dieses unreine Propylen kann entweder zur Wiedergewinnung in flüssigem Zustand gehalten werden, oder es kann - nachdem es mit Hilfe des Entspannungsventils 63 in Gasform übergeführt ist - in diesem Zustande verbrannt werden,.

Aus der ersten Gruppe wird durch die Leitung 27 ein Teil der sauren Lösung der Isopropylsulfate kontinuierlich abgezogen j der aus dem Dekantiergefäß 3 in den Behälter 1 im Kreislauf zurückgeführt wird. Dieser Teil entspricht in seiner Menge der Menge der durch die Rohrleitung 8 eingeführten Schwefelsäure. Die so abgezogene Flüssigkeit wird durch Leitung 8' in den Behälter 1¹ eingeleitet; in gleicher Weise wird durch die Leitung 27' in der zweiten Gruppe kontinuierlich ein Teil der Lösung der Isopropylsulfate abgezogen, der aus dem Dekantiergefäß 3' zum Behälter V im Kreislauf zurückgeführt wird. Dieser Teil entspricht ebenfalls in seiner Menge der Menge der Schwefelsäure, die durch die Leitung 8 eingeführt wird. Die Lösung, diedas rohe Endprodukt der Propylenabsorption darstellt, wird dann zu weiteren, hier nicht dargestellten Einheiten zur Hydrolyse des Isopropylsulfats weitergeleitet·

In die Vorrichtung, die wie oben beschrieben arbeitet, werden innerhalb einer Stunde 2,5 1 75-^GQw.-%ige wäßrige Schwefelsäure eingeleitet, was die Absorption von 45 Molen Propylen

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' - 27 -

innerhalb der gleichen Zeit ermöglicht. Dabei sind die Arbeitsbedingungen folgende:

- Druck im Behälter 1: 23 bar (effektiv)

- Druck im Behälter 1': 25 bar( " )

- Temperatur im Behälter 1: 65°

- Temperatur im Behälter 1': 62° ·

-Äthylengehalt des unreinen, überschüssigen Propylene, das aus der ersten Gruppe durch die leitung 17 abgezogen wird:

50 gew.-%

Die Isopropanolausbeute nach der darauffolgenden Hydrolyse betrug 96 %.

Beispiel 6 .

Das Beispiel bezieht sich auf eine Neutralisation eines alkalischen Produktes mit Hilfe eines Ionenaustauschers, nämlich eines -^ohprodukts einer Aldolkondensation von Acetaldehyd in Gegenwart von Natriumhydroxyd in einer Reaktions-Destillationskolonne.

Die verwendete Vorrichtung ist die in Abb. 3 dargestellte; sie besteht aus einem Reaktor 45, der mit einem Dekantiergefäß 53 verbunden und in die ^olonne 47 eingesetzt ist, in der oberhalb des Reaktors 45 die Aldolkondensationsreaktion des Acetaldehyds unter Einwirkung von Natriumhydroxyd in Gegenwärt von Äthanol als Lösungsmittel stattfindet_o Dabei wird ein 96-Vol.-%iger wäßriger Äthylalkohol verwendet. Unterhalb des Reaktors 45 findet eine teilweise Abtrennung des nicht umgewandelten Acetaldehyde aus dem Rohprodukt der Aldolkondensationsreaktion statt, nachdem es im Reaktor 45 neutralisiert ist.

Durch die Rohrleitung 50 wird in der Höhe der perforierten Platte 46 eine Mischung von Acetaldol, nicht umgewandeltem Acetjaldehyd, wäßrigem ethanol und Natriumhydroxyd zugeführt „

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Die Alkalität dieser Mischung wirdim Behälter 45 dadurch neutralisiert, daß sie mit einem Aonen-Austauscherharz in Berührung gebracht wird. Das Rühren geschieht durch die hindurchströmenden Acetaldehyddämpfe, die aus dem unteren Abschnitt, nämlich der Acetaldehyd-^rennstufe, der Kolonne aufsteigen und in den oberen Abschnitt, nämlich die Aldoikondensationszone, zurückkehren.

Wenn der Anionen-Aus tauscher zu einem Ausmaß von etwa 60% seiner lonenaustauschkapazität neutralisiert ist, beginnt ein " kontinuierliches Abziehen eines Teils davon durch die -Rohrleitung 58. Der abgezogene Teil wird zu einer hier nicht dargestellten Regeneriereinrichtung für den Ionenaustauscher geschickt, während durch die -Rohrleitung 60 kontinuierlich eine Menge von frischem Ionenaustauscher zugeführt wird, die der Menge des durch die leitung 58 abgezogenen Austauschers entspricht, um auf diese Weise eine konstante Neutralisationskapazität der im Reaktor 45 und im Dekantiergefäß 53 enthaltenen Ionenaustauschermasse aufrechtzuerhalten.

Die neutralisierte Flüssigkeit wird kontinuierlich durch die Leitung 54 auf den Boden 48 gä_eite1p,um auf diese Weise in b dem unteren. Teil der Kolonne einen Teil des Acetaldehyde abzutrennen.

Beispiel 7

Das Beispiel veranschaulicht die Herstellung von 2-Äthoxyäthylacetat durch Verestern von 2-Äthoxy-i-Äthanol mit Essigsäure in einem ^eaktionsgefäß nach Abb. 3» das sich in einer Kolonne 47 befindet und mit einem sauren Kationenaustauscherharz -vorzugsweise einem Arylsulfonharz - beladen ist.

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Der Reaktor empfängt außer der vom Boden 49 durch, die Leitung 50 zurückströmenden Flüssigkeit kontinuierlich eine konstante Menge von 2-1thoxy-lthanol und Essigsäure durch die -Rohrleitung 57· Die zugeführten Mengen der Heaktionsteilnehmer werden derart bemessen, daß die Azidität der durch die Leitung 54· zum Boden 48 strömenden Flüssigkeit konstant bleibt. Die Azidität wird in absoluten Werten in Abhängigkeit von der Arbeitstemperatur und dem Alter des Ionenaustauschers fixiert.

Die nach dem Dekantieren des Katalysators in Dekantiergefäß 53 erhaltene, durch die Leitung 54 abströmende Flüssigkeit enthält außer 2-Äthoxy-Äthylacetat noch 2-Athoxy-lthanol und ■Essigsäure, da nur eine teilweise Umsetzung der Heaktionsteilnehmer im Reaktor erreicht wird.

Im unteren Teil der Kolonne 47 werden das 2-lthoxy-lthanol und die Essigsäure von der flüssigkeit abgetrennt und in Dampfform durch die perforierte Platte 46 in den Reaktor zurückgeleitet, während am unteren Ende der Kolonne das von diesen beiden Reaktionsteilnehmern befreite und nur noch eine kleine Menge von hochsiedenden Nebenprodukten enthaltende 2-Äthoxy-Äthylacetat abgezogen wird. Diese hochsiedenden Nebenprpdukte werden in einer weiteren, hier nicht gezeichneten Destillationskolonne abgetrennt.

Im unteren Abschnitt der Kolonne 47 wird das Reaktionswasser in üblicher Weise unter Benutzung der Bildung einer heterogenen azeotropischen Mischung von Wasser mit einer Hilfsflüssigkeit abgetrennt, insbesondere einer Hilfsflüssigkeit aus flüssigen Kohlenwasserstoffen wie ZykTohexan, wobei die Reaktionsteilnehmer - nämlich 2-Äthoxy-Zthanol und Essigsäure - zum Boden des ^olonnenabSchnitts und zum Reaktor zurückgeleitet werden·

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Die aktive" Lebensdauer des liier als Katalysator verwendeten Ionenaustauschers ist sehr erheblich; sie beträgt mehrere 1000 Stunden. Es ist daher nicht notwendig, ihn kontinuierlich zu reaktivieren, so daß die Rohrleitungen 58 und 60 überflüssig sind.

Die Ausbeute an ^ster beträgt etwa 98 %, berechnet auf das in Reaktion getretene 2-lthöxy-lthanol oder die Essigsäure. '

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Claims (61)

Patentansprüche

1. Kontinuierliches Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen in einem flüssigen Medium mit einem verhältnismäßig niedrigen spezifischen Gewicht in Gegenwart einer Gasphase und einer dritten Phase, die ein verhältnismäßig hohes spezifisches Gewicht hat und fest oder flüssig sein kann, wobei diese Phasen, die im wesentlichen in dem erstgenannten Medium nicht löslich sind, innerhalb desselben dirspergiert sind, unter Abziehen einer flüssigen Reaktionsmischung, die einen Anteil der dritten Phase enthält, Abtrennen der klaren, im wesentlichen von der dritten Phase freien Flüssigkeit durch Dekantieren der abgezogenen Mischung und Rückführung der dritten Phase in den unteren Teil der Reaktionszone, ggf. zusammen mit einem Teil der Reaktionsmischung, die nicht durch Dekantieren abgetrennt worden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Reaktionsteilnehmer in eine Reaktionszone eingeleitet werden, die aus einem Behälter oder einem Gefäß besteht, das das flüssige Reaktionsmedium oder die Mischung und eine dritte Phase enthält, die innerhalb des Mediums oder der Mischung dispergiert ist^ wobei gleichzeitig eine Gas- oder Dampfphase zugeführt wird, daß man die Gas- oder Dampfphase rasch und innig mit dem Reaktionsmedium oder der Mischung, die die dritte Phase enthält, dispergiert oder emulgiert, daß man aus dem oberen Teil der Reaktionsmischung einen Teil derselben, der vom größten Teil der Gasoder Dampfphase befreit ist, und einen Teil der dritten Phase enthält, abzieht und diese abgezogene Mischung in eine Dekantierzone überführt, u.zw. im wesentlichen auf dem gleichen Niveau, auf dem sich die Abzugstelle befindet, daß man aus dem oberen Teil der Dekantierzone eine im wesentlichen von der dritten Phase freie Flüssigkeit entfernt, während man aus dem

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unteren Teil-der. Dekantierzone ein Produkt abzieht, das die dritte Phase - ggf. zusammen mit einem Teil der Reaktionsflüssigkeit - darstellt, die nicht aus dem oberen Teil der Dekantierzone entfernt worden ist, und daß man'dieses letztgenannte Produkt spontan aus dem unteren Teil der Dekantierzone in den unteren Teil der Reaktionszone übertreten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß die Reaktion in Gegenwart eines flüssigen Verdünnungs~ oder Lösungsmittels durchgeführt wird, das unter den Arbeitsbedingungen chemisch inert ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, da durch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Gas- oder Dampfphase aus einem im Überschuß angewendeten gasförmigen oder dampfförmigen Reagens besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da dur ch ge kennzeichnet , daß dB Gas- oder Dampfphase ein Gas oder einen Dampf darstellt, der unter den Arbeitsbedingungen chemisch inert ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis A, d a d u r ch gekennzeichnet , daß die Reagenzien und ggf. das Verdünnungs- oder Lösungsmittel in das Reaktionsmedium oder die Mischung im unteren Teil der Reaktionszone eingeleitet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» d a dur c h ge kenn ze ic hn e t , daß die Gas- oder Dampfphase in das Reaktionsmedium oder die Mischung im unteren Teil der Reaktionszone eingeleitet wird, wo eine Vorrichtung vorgesehen ist, die in der Lage ist, eine rasche und innige Dispersion der Gas- oder Dampfphase innerhalb des Reaktionsmediums oder der Mischung zu erzeugen.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsmischung während des Arbeitsvorganges geheizt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsmischung während des Arbeitsvorganges gekühlt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren unter Druck ausgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser des Reaktionsraums in der Größenordnung von 0,5 : 1 bis 2 : 1 liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Mischung, die von dem unteren leil der Dekantierzone zum unteren Teil der Reaktionszone fließt, etwa das Zwei- bis Zwanzigfache des Flüssigkeitsvolumens beträgt, das aus dem oberen Seil der Dekantierzone abgezogen wird. -

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis II⁷, gekennzeichnet durch" einen Reaktionsbehälter oder ein -gefäß, das mit Zuführungen (8 und 9) _l zur kontinuierlichen Zuleitung der flüssigen Phase oder der Phasen, die das Reaktionsmedium oder die Mischung darstellen,

ρ " oder der Behälter 1 mit einem wirksamen Rührer ausgestattet ist, der in der Lage ist, die anwesenden Phasen innig zu dispergieren oder zu emulgieren, sowie einem Dekantiergefäß 3, das die Form eines umgekehrten Kegels hat, welcher

X) und der Gas- oder Dampfphase versehen ist,wobei das Gefäß

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an seinem oberen Bade einen zylindrischen Abschnitt tragt und in seinem oberen Teil durch ein Rohr 4 mit dem oberen Teil des Reaktionsgefäßes oder -behälters 1 verbunden ist, um die Reaktionsmischung aus dem Behälter 1 in das Dekantiergefäß 3 überströmen zu lassen, sowie einem Überlauf 16, der ein Abziehen der flüssigen Phase, die ein vergleichsweise niedriges spezifisches Gewicht hat, am oberen Teil des Dekantiergefäßes 3 ermöglicht, sowie schließlich einem Rohr 6, das den Durchtritt der Mischung, die ein höheres spezifisches Gewicht hat, vom unteren Teil des Dekantiergefäßes 3 zum unteren Teil des Reaktionsbehälters oder -gefäßes 1 gestattet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter 1 aus einem normalen Reaktionskessel oder -behälter besteht, der mit einer Rührvorrichtung 2 ausgerüstet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter 45 sich innerhalb einer mit mehreren Böden versehenen Kolonne 47 befindet, wobei die aus dem unteren Kolonnenabschnitt herrührenden Dämpfe durch den Reaktionsbehälter 45 hindurchtreten.

15· Vorrichtung nach den Ateprüchen 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer 2 ein Rotationsrührer - beispielsweise ein Turbinenrührer - ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß rings um die vorzugsweise senkrechte Rotationswelle 10 des Rührers 2 koaxial ein Rohr 11 angeordnet ist, dessen oberes Ende sich in d@n oberen Teil des Behälters 1 hinein öffnet, während das untere Ende in der Uähe des Sauggebietes des Rührers 2 mündet.

QQ3S2Q/188J

17· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12, IJ, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter 1 mit einer Rohrleitung 20 ausgerüstet ist, um den Behälter unter Gas- oder Dampfdruck zu setzen, wobei das Rohr 20 auch zur Zuleitung der Gas- oder Dampfphase verwendet werden kann.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12, 13, 15, 16 oder 17,. dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter an seinem oberen Teil mit einer Rohrleitung 21 zum Abzug der Gas- oder Dampfphase ausgestattet ist.

19· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter 1 mit einer Wärmeaustauschvorrichtung ausgestattet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschvorrichtung aus einer inneren Rohrschlange 7 besteht, durch die ein Wärmeaustauschstrom hindurchgeschickt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschvorrichtung aus einem äußeren Mantel besteht, durch den die Wärmeaustauschflüssigleit hindurchgeleitet wird.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung 4, die den Durchtritt der Reaktionsmischung vom oberen Teil des Reaktionsbehälters zum oberen Teil des Dekantiergefäßes 3 ermöglicht, im wesentlichen horizontal angeordnet ist und mit einer entsprechenden Biegung nach unten in das Dekantiergefäß 3 mündet.

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Ί 947881

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung 4·, die den Durchtritt der Reaktionsmischung aus dem oberen Teil des Reaktionsbehältere 1 zum oberen Teil des Dekantiergefäßes 3 ermöglicht und im wesentlichen horizontal angeordnet ist, in einen senkrechten Kamin 14 mundet, der im oberen und mittleren Teil des Dekantiergefäßes 3 angeordnet ist, wobei das obere Ende des Kamins 14 in den oberen zylindrischen Teil des Dekantiergefäßes 3 mündet, während sein unteres Ende sich in den konischen Teil desselben erstreckt. ,

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24. "Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Kamins 14 mit Löchern oder Schlitzen 15 versehen ist»

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Dekantiergefäß in seinem oberen Teil mit einem Oberlauf 16 versehen ist, der vorzugsweise ringförmig und horizontal verläuft und vorzugsweise mit senkrechten Schlitzen versehen ist, die ein Hindurchtreten der Flüssigkeit von dem zentralen Mittelteil des ^ekantiergefäßes 3 in eine äußere ringförmige Rinne 18 ermöglich?, die mit einer Flüssig-

. keits-Abzugsleitung 1? ausgestattet ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Dekantiergefäß an seinem oberen Teil mit einer Rohrleitung 25 zum Abzug der Dampf- oder Gasphase versehen ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitel des Konus des Dekantiergefäßes zwischen 15 und 60° beträgt. . ■

_ί?^ 009820/1880

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichsrohrleitung 12 zwischen dem oberen Ende des Reaktionsbehälters 1 und dem oberen Teil des Dekantiergefäßes 3 angebracht ist.

29· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser des Reaktionsgefäßes nicht mehr als 3 · 1 beträgt.

30. Vorrichtung nach einem dfer Ansprüche 14- und 19 bis

29, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter 4-5 einen Teil einer Plattenkolonne 47 darstellt, und daß die zugeführte flüssige Phase mindestens zum Seil aus der Flüssigkeit besteht, die von dem unmittelbar darüberliegenden Boden 4-9 rückfließti

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14- und 19 bis

30, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter 4-5 einen Teil der Plattenkolonne 4-7 darstellt, und daß die vom oberen Teil des Dekantiergefäßes 53 abgezogene Flüssigkeit zu dem unmittelbar darunterliegenden Boden 48 geleitet wird.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Rohrleitung 6, durch welche die Mischung vom unteren Teil des Dekantiergefäßes 3 zum unteren Teil des Reaktionsbehälters 1 strömt, eine weitere Rohrleitung 27 verbunden ist, um ein Entfernen der hindurchströmenden Mischung zu ermöglichen.

33« Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur aus einem senkrechten zylindrischen Behälter 29 besteht, in dem ein senkrechter Einsatz 32 vorgesehen ist, der in seinem oberen Teil zylindrisch gestaltet ist, während er

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nach "unten sich langsam erweitert, wobei die innerhalb dieses Einsatzes 32 vorhandene Reaktionszone 30 mit einer Einrichtiing 35 versehen ist; um kontinuierlich flüssige Phase oder Phasen, die das Reaktionsmedium oder die Mischung sowie die Gas- oder Dampfphase darstellen, einzuleiten, und wobei die Reaktionszone mit einem wirksamen Rührer 37 ausgerüstet ist, der die anwesenden Phasen innig zu dispergieren oder zu emulgieren vermag, während die ringförmige Zone 31 außerhalb des Einsatzes ein Dekantiergefäß darstellt, das sich allmählich naöh unten verengt, wobei eine Überlaufkerbe 33 für die Flüssigkeit aus dem oberen Teil der Reaktionszone zum oberen Teil des Dekantiergefäßes vorgesehen ist, sowie eine Überlauf leitung 34·, die eine Entfernung der flüssigen Phase, die ein verhältnismäßig niedriges spezifisches Gewicht hat, aus dem oberen Teil des Dekantiergefäßes 31 ermöglicht, sowie ein peripherer Durchtritt zwischen dem unteren Teil des Dekantiergefäßes 31 νοα,α. dem unteren Teil der Reaktionszone 30» der es ermöglicht, daß die Mischung von höherem spezifischen Gewicht aus dem unteren Teil des Dekantiergefäßes in den unteren Teil der Reaktionszone übertritt.

34·· Vorrichtung nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszone mit einem Rotationsrührer 37 - beispielsweise einem Turbinenrührer - versehen ist.

35· Vorrichtung nach Anspruch 34-, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszone dicht über ihrem Boden mit einem weiteren Rührer 41 versehen ist, der am oder über dem Boden eine Bewegung der ditten Phase zu verursachen vermag, die aus dem unteren Teil des Dekantiergefäßes 31 herrührt, ohne jedoch eine innige Dispergierung oder Emulgierung der dritten. Phase innerhalb und mit dem Reaktionsmedium oder der Mischung auf der gleichen Rotationswelle wie der erstgenannte Rührer 37 angeordnet ist.

^x)zu ermöglichen, wobei dieser letztgenannte Rührer vorzugsweise

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36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 35» dadurch gekennzeichnet, daß rund um die vorzugsweise senkrechte
Drehwelle des Rührers oder der Rührer koaxial ein Rohr 39 angeordnet ist, dessen oberes Ende sich in den oberen Teil des Behälters 29 öffnet, während das untere Ende in den Saugraum des erstgenannten Rühreis 37 mündet. -

37· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter 29 mit einer Rohrleitung 38 versehen ist, um ihn unter Gas- oder Dampfdruck zu setzen,
wobei diese Rohrleitung auch zur Zuführung der Gas- oder Dampfphase dienen kann.

38· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter 29 an seinem oberen Ende mit einer Rohrleitung 4-3 zum Abzug der Gas- oder Dampfphase versehen ist.

39· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter 29 mit einer Wärmeaustauschvorrichtung versehen ist.

40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung der Überlaufkerbe 33 für die Flüssigkeit aus dem oberen Teil der Reaktionszone in den
oberen Teil des Dekantiergefäßes durch Anwendung einer normalen Einstellvorrichtung regelbar gemacht ist.

41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung 35, die eine Entfernung der flüssigen Phase vom oberen Teil des Dekantiergefäßes ermöglicht, außerhalb des Behälters 49 angeordnet ist, u.zw. vorzugsweise an einer Stelle, die unmittelbar der Überlaufkerbe 33 für die Flüssigkeit vom oberen Teil der Reaktions-

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zone zum oberen Seil des Dekantiergefäßes gegenülDerliegt.

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 Ms 41, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichsrohrleitung 44 vorgesehen ist, die den oberen Teil des Behälters 29 und den oberen Teil der Überlauf einrichtung 35,die eine Entfernung der flüssigen Phase aus dem oberen Teil des Dekantiergefäßes ermöglicht, miteinander verbindet.

43· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Einsatzes 32 durch schräge Wände derart bemessen ist, daß ihre Neigung nicht sehr von der Senkrechten abweicht.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser des Behälters 29 nicht mehr als 3 : 1 beträgt.

45. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung aus mindestens zwei Apparaturen nach den Ansprüchen 12 bis 32 und/oder 33 bis 44 besteht, die in Heihe hintereinan-r der geschaltet sind.

46. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anlagen im Gleichstrom betrieben werden, wobei die flüssigen Phasen an dem unteren Teil des Dekantiergefäßes 3 der ersten Anlage abgezogen und derReaktionszone Ϊ der folgenden Anlage zugeleitet werden, in der die Flüssigkeit erneut mit der dritten Phase und der Gas- oder Dampfphase in Berührung gebracht wird, wobei die fertige ßeaktionsmischung aus dem oberen Teil des Dekantiergefäßes 3' der letzten Anlage abgezogen wird.

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47· Einrichtung nach Anspruch 45 ₁ die im Gegenstrom betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Reagenzien der Eeaktionszone oder dem Reaktionsbehälter 1 der ersten Anlage und das zweite der Reagenzien der Reaktionszone oder dem Reaktionsgefäß I¹ der letzten Anlage zugeleitet wird, wobei die Reaktionszone jeder der Anlagen nach der ersten mit einer Mischung von verhältnismäßig hohem spezifischem Gewicht beschickt werden, das aus dem unteren Teil der Dekantiervorrichtung der vorhergehenden Anlage abgezogen wird, und wobei die Reaktrknszonen jeder Anlage vor der letzten mit dem überschüssigen Teil des Reagenz beschickt werden, das aus dem oberen Teil des Dekantiergefäßes der folgenden Anlage abgezogen wird, wobei die endgültigen Abzüge an den beiden Enden der Gesamtanlage aus dem unteren Teil des Dekantiergefäßes der letzten Anlage und aus dem oberen Teil des Dekantiergefäßes der ersten Anlage erfolgen.

48. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auf die Durchführung in einer Apparatur nach den Ansprüchen 12 bis 44 oder in einer Anlage nach den Ansprüchen 45 bis 47 auf eine Umsetzung, bei der gleichzeitig gas- oder dampfförmige und flüssige Reagenzien anwesend sind.

49· Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 48 unter Zusatz eines flüssigen Verdünnungs- oder Lösungsmittels.

50. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 48 oder 49 auf eine Hydrierungsreaktion, die in Gegenwart eines festen Katalysators in feinverteiltem Zustand vorgenommen wird.

51. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 48 oder 49 auf eine Oxydationsreaktion, die in Gegenwart eines festen Katalysators in feinverteiltem Zustand vorgenommen wird.

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52. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis

11 auf die Durchführung In einer Vorrichtung nach den Ansprüchen

12 "bis 44 oder in einer Ankge nach den Ansprüchen 45 "bis 47

auf eine Reaktion, "bei der mindestens ein flüssiges Rea-.genz und ein gasförmiges Reagenz vorhanden sind, wobei die Gas- oder Dampfphase aus einem inerten Medium besteht. '

53· Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis

11 auf die Durchführung in einer Apparatur nach den Ansprüchen

12 bis 44 oder in einer Anlage nach den Ansprüchen 45 bis 47

auf eine Reaktion, bei der mindestens ein flüssiges Reagenz und ein gasförmiges Reagenz vorhanden sind, und die Gas- oder Dampfphase aus Dämpfen eines oder beider Reagenzien besteht.

54. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 52 und 53» gekennzeichnet durch die zusätzliche Anwesenheit eines flüssigen Verdünnungs- oder Lösungsmittels.

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55· Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 52 bis 54·, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Veresterungsreaktion handelt, die in Gegenwart eines Ionaustauscherharzes als Katalysator durchgeführt wird.

56. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 52 bis 54·, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Reaktion um eine Esterhydrolyse handelt, die in Gegenwart eines Ionenaustauscherharzes als Katalysator durchgeführt wird.

57· Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 52 bis 54; dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Reaktion um eine Dehydrierung von Alkohol zu Ither handelt, die in Gegenwart einen lonenaustauscherharzes als Katalysator durchgeführt wird.

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58· Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 52 Ms 54·» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Eeaktion nun. einen Ionenaustausch handelt, der mit Hilfe eines Ionenaustauscherharzes durchgeführt wird.

59. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 "bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Apparatur nach einem der Ansprüche 12 bis 44 oder in einer Anlage nach einem der Ansprüche 45 bis 47 durchgeführt wird, in Gestalt einer Umsetzung in Gegenwart mindestens eines flüssigen und möglicherweise eines gasförmigen Reagenz und eines flüssigen Katalysators, der nicht oder nicht vollständig mit den anwesenden Substanzen mischbar ist.

60. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 59» gekennzeichnet durch die Anwesenheit eines flüssigen Verdünnungsoder Lösungsmittels.

61. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 59 oder 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Eeaktion, die Olefinabsorption in wäßriger Schwefelsäure darstellt zum Zweck der Hydration von Olefin in Alkohol.

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