DE2443955C3 - Vorrichtung zur Durchführung der Oxydation alkylaromatischer Verbindungen - Google Patents
Vorrichtung zur Durchführung der Oxydation alkylaromatischer VerbindungenInfo
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Description
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55 wobei die Rohre mit den kleinen öffnungen zum
Versprühen des Gemisches von Katalysator und Lösungsmittel am unterer. Ende des Zuleitungsrohres
angebracht sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie einen Rührer aufweist dessen Schaft im Zuleitungsrohr (6) für das Gemisch von
Katalysator und Lösungsmittel angeordnet ist, wobei die Sprühdüse zum Aufsprühen des Gemisches
von Katalysator und Lösungsmittel am unteren Ende des Zuleitungsrohres angebracht ist.
Zur Herstellung von aromatischen Carbonsäuren, wie Terephthalsäure, durch Oxydation der entsprechenden
alkylaromatischen Verbindung, wie p-Xylol, ist eine kontinuierlich arbeitende Vorrichtung zur Herstellung
der aromatischen Carbonsäure einer diskontinuierlich arbeitenden Vorrichtung vorzuziehen, da die kontinuierlich
arbeitende Vorrichtung über einen langen Zeitraum ein Produkt mit gleichbleibender Qualität
liefern kann. In einer kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung, in der die Oxidation der entsprechenden
Ausgangsverbindung in flüssiger Phase kontinuierlich durchgeführt wird, werden die als Ausgangsverbindung
dienende alkylaromatische Verbindung, ein Lösungsmit tel. ein Oxydationskatalysator und molekularen Sauer
stofl enthaltende Gase in den Reaktor kontinuierlich eingespeist und die als Reaknnnsprodukt entstehende
äiumatische Carbonsäure kontinuierlich vom Boden des
Reaktors abgezogen.
Bei der Herstellung einer aromatischen Carbonsäure, wie Terephthalsäure, unter Verwendung einer niederen
aliphatischen Carbonsäure, wie Essigsäure, als Lösungsmittel kristallisiert die als Reaktionsprodukt entstehende
aromatische Carbonsäure bei Gebrauch des Reaktors über einen längeren Zeitraum zunehmend aus. da
sie in dem Lösungsmittel wenig lösi^h ist, wobei sich die
abgeschiedenen Kristalle beispielsweise an der Innenwand
des Reaktors festsetzen. Insbesondere wurde festgestellt, daß sich in einem Reaktor, der mit einem für
entsprechende Umsetzungen üblichen Rührer ausgerüstet ist. durch den Rührvorgang eine große Menge
Kristalle an der Innenwand des Reaktors in der Nähe der Grenzfläche zwischen der gasförmigen und der
flüssigen Phase festsetzen. Durch diese Ablagerungen von Kristallen im Reakior werden die Rührwirkung und
das für die flüssige Phase zur Verfügung stehende Volumen im Reaktor vermindert. Deshalb ist es
schwierig, ein derartiges Verfahren über einen länger en Zeitraum unter konstanten Bedingungen durchzuführen.
In einem solchen Fall wird auch die frei werdende Reaktionswärme ungenügend abgeführt, da die zur
Verdampfung nötige Oberfläche der flüssigen Phase im Reaktor vermindert ist, was zu vermehrten Nebenreaktionen
führt, die unvermeidbar die Ausbeute und die Qualität des Endprodukts herabsetzen. In einem
üblichen Verfahren dieser Art zur Herstellung einer aromatischen Carbonsäure muß das Verfahren unterbrochen
werden, wenn die Ablagerung des Reaktionsprodukte an der Innern* and des Reaktors ein bestimmtes
Maß erreicht, und es muß die Innenwand des Reaktors durch Abwaschen mit einer wäßrigen Lösung
einer Base, wie Natriumhydroxyd, von dem sich dort festgesetzten Reaktionsprodukt ausreichend befreit
wurden. Erst dann kann das Verfahren fortgesetzt
werden- Eine solche Unterbrechung des Verfahrens vermindert dessen Wirksamkeit, führt zu unterschiedlichen
Qualitäten des Reaktionsprodukts und erhöht die Material- und Lohnkosten für das Verfahren.
ta der JA-AS 5 140/71 ist eine verbesserte Vorrichtung
zur Herstellung von Terephthalsäure beschrieben. In dieser Vorrichtung ist ein kleiner, an seinem Bod^n
geschlossener Zylinder konzentrisch in einem zylindrischen Reaktor angeordnet, um durch diese Maßnahme
ein Festsetzen der gebildeten Terephthalsäure en der Innenwand des Reaktois zu vermeiden. Dabei wird das
Gemisch der Ausgangsstoffe zunächst auf die im Reaktor herrschende Reaktionstemperatur erhitzt und
dann im ringförmigen Raum zwischen dem zylindrischen Reaktor und der Wand des kleinen Zylinders
eingespeist, damit das Gemisch der Ausgangsstoffe in Form eines Überlaufs oder in Form von Tröpfchen über
den oberen Rand des inneren Reaktionsraumes fließt. Durch die doppelwandige Ausführung wird jedoch diese
Vorrichtung kompliziert und unterscheidet sich völlig von üblichen Vorrichtungen zur Durchführung ähnlicher
Verfahren. Auch erfordert die vorgenannte Vorrichtung das Vorheizen der Ausgangsstoffe auf die
vorgesehene Reaktionstemperatur. Deshalb ist eine solche Vorrichtung verfahrenstechnisch und wirtschaftlich
nachteilig.
Weiterhin wird in der US-PS 36 92 823 bei einer
Oxydation des p-Xylols in flüssiger Phase als Vorschlag
zur Explosionsverhütung eine Sprüheinrichtung beschrieben, die kontinuierlich zumindest einen Teil des
flüssigen Reaktionsmediums versprüht. Da dieses Verfahren zur Explosionsverhütung und zur Erhöhung
der Verfahrenssicherheit dient, ist die Sprüheinrichtung am oberen Teil des Reaktors oder in dessen Nähe
angebracht und die Feinteilchen der dispergierten Flüssigkeit werden in den gesamten Dampfraum des
Reaktors einheitlich (nicht konzentriert) versprüht, so daß es keine Räume gibt, die nicht besprüht werden. Da
in diesem Verfahren die Flüssigkeit nicht an die Innenwand des Reaktors in der gasförmigen Phase
oberhalb der Grenzfläche zwischen flüssiger und gasförmiger Phase in konzentrierter Form versprüht
wird, tritt so gut wie keine Verhinderung der Abscheidung von Kristallmengen an der P.eaktorinnenwand
nahe der Flüssigkeitsoberfläche auf. Dadurch wird nach diesem Verfahren eine qualitativ minderwenige
Terephthalsäure erhalten.
In der FR-PS 15 99 864 wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Terephthalsäuren beschrieben, in der
im unteren Teil des Reaktors, d. h. im flüssigen Teil des Reaktionsgemisches, ein Verteiler des Sauerstoff
enthaltenden Gases, beispielsweise ein ringförmiges Rohr mit öffnungen angebracht ist. Durch Einsatz
dieser Vorrichtung wird das Rühren und Dispergieren des Reaktionsgemisches verbessert Weiterhin kann die
Kristallabscheidung an der Reaktorinnenseite des flüssigen Anteils des Reaktorinhalts, bis zu einem
gewissen Ausmaß verhindert werden. Jedoch kann mit nicht an der Innenwand des Reaktors festsetzen, wurde
noch nicht entwickelt
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zur kontinuierlichen Herstellung einer aromatischen Carbonsäare
eine Vorrichtung zu schaffen, bei der das Festsetzen der hergestellten aromatischen Carbonsäure
an der Innenwand des Reaktors verhindert werden kann, wobei die aromatische Carbonsäure in der
Vorrichtung mit hoher Ausbeute und in hoher Reinheit
ι ο hergestellt werden kann.
Der zur kontinuierlichen Herstellung einer aromatischen Carbonsäure durch Oxydation in flüssiger Phase
eingesetzte Katalysator wird im allgemeinen in Form einer Lösung in den Reaktor eingespeist da dieser
Katalysator im allgemeinen fest ist wobei er ein Schwermetall, wie Kobalt und Mangan, enthält
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe beruht auf dem überraschenden Befund, daß das Festsetzen der
gebildeten aromatischen Carbonsäure an der Innenwand des Reaktors verhindert werden kann, wenn ein
Teil der Lösung des Katalysators mittels entsprechender Einbauten im Innern des Reaktors oberhalb des
Flüssigkeitsspiegels an die Innenwand des Reaktors gesprüht wird.
:5 Die Erfiadung betrifft somit den in den Ansprüchen
gekennzeichneten Gegenstand.
Nachfolgend ist die Zeichnung erläutert. Fig. 1. 3, 5
und 7 zeigen jeweils schematisch einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung. F i g. 2, 4. 6
und 8 zeigen jeweils schematisch einen Grundschnitt durch die entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung
entlang der Linie Λ A 'in den F i g. 1,3,5 und 7.
F i g. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ein Reaktor 1 enthält eine gasförmige Phase 2 und eine flüssige Phase 3. Der Reaktor ist mit einer
Zuleitung 4 zur Einspeisung eines flüssigen Gemisches aus der Ausgangsverbindung und dem verwendeten
Lösungsmittel ausgerüstet Obwohl nur eine derartige Zuleitung in F i g. 1 eingezeichnet ist, kann die
entsprechende Vorrichtung mehrere diesem Zweck dienende Zuleitungen aufweisen. Durch die Zuleitung 5
wird ein flüssiges Gemisch aus einem Lösungsmittel und einem Katalysator in den Reaktor eingespeist. Ein Teil
des den Katalysator enthaltenden Gemisches wird über die Zuleitung 6 in ein ringförmiges Rohr 7 geleitet, das
an der Innenwand des Reaktors verlaufend angebracht ist. Das ringförmige Rohr 7 weist eine Anzahl kleiner
Öffnungen 8 (vgl. Fig.2) auf, durch welche das den Katalysator enthaltende Gemisch oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
an die Innenwand des Reaktors gesprüht wird. Der Reaktor ist auch mit einem Rührer
ausgerüstet, der aus dem Ruhrerschaft 10 und den Rührblättern 9 besteht. Der in F i g. 1 dargestellte
Rührer weist nur eine Gruppe von Rührblättern auf, jedoch werden im allgemeinen mehrere Gruppen von
Rührblättern verwendet. Durch die Zuleitung 11 werden molekularen Sauerstoff enthaltende Gase eingespeist.
Durch die Ableitung 12 wird das Reaktionsprodukt
Hilfe dieser Vorrichtung die Kristallabscheidung in der 60 abgeführt. Die Ableitung 13 steht mit einem Kühler 14 in
Verbindung, an dein sich die Ableitung 15 anschließt. Die
Zuleitung 16 dient zur Rückführung von im Kühler kondensierter Flüssigkeit.
Fig.2 zeigt schematisch einen Querschnitt der in
Fi g. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der Linie A A'.
Das in F i g. 1 und 2 dargestellte ringförmige Rohr kann einen Außendurchmesser von etwa 0,32 bis etwa
gasförmigen Phase direkt über der Grenzfläche zwischen flüssiger und gasförmiger Phase nicht
verhindert werden: Dadurch erhält iiiitn gemäß diesem Verfahren ebenfalls ein Produkt mit verschlechterten
Eigenschaften.
Eine wirtschaftlich arbeitende und leicht zu handhabende
Vorrichtung zur Herstellung einer aromatischen Carbonsäure, wobei sich deren gebildete Kristalle
24 4m 95 5
25,4 cm, vorzugsweise 1,3 bis 12,7 cm, aufweisen. .Die
kleinen öffnungen 8 haben einen Durchmesser von etwa 0,3 bis etwa 50 mm, vorzugsweise 0,5 bis 20 mm.
Das Verhältnis der gesamten Fläche· der kleinen Öffnungen 8 zur gesamten Oberfläche des ringförmigen
Rohres 7 kann im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 10 Prozent, vorzugsweise 0,05 bis 3 Prozent, liegen.
In F i g. 3 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, in der das
Versprühen des den Katalysator enthaltenden Gemisches an die Reaktorwand über ein Rohr 6 erfolgt, das
teilweise den Rührerschaft 10 umgibt. Am unteren Ende des Rohres 6 sind etwa rechtwinklig zum Rohr 6
mehrere Rohre 7 angebracht, die jeweils an ihrem freien Ende kleine öffnungen 8 aufweisen, durch welche das
den Katalysator enthaltende Gemisch gegen die Innenwand des Reaktors gesprüht wird, wobei die
Rohre 7 zusammen mit dem Rührerschaft 10 rotieren.
In F i g. 4 ist schematisch ein Querschnitt durch die in F i g. 3 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung entlang
der Linie A Λ'dargestellt.
In F i g. 3 und 4 sind jeweils 4 Rohre 7 dargestellt, jedoch können auch mehrere, vorzugsweise 3 bis 8,
Rohre 7 eingebaut sein. Der Außendruchmesser der Rohre 7 sowie der Durchmesser der kleinen öffnungen
8 können die gleichen sein, wie bei der in F i g. 1 und 2
dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Verhältnis der gesamten Fläche der kleinen öffnungen 8
zur gesamten Oberfläche der Rohre 7 kann etwa 0,001 bis etwa 0.3 Prozent, vorzugsweise 0,005 bis 0,1 Prozent,
betragen.
In Fig. 5 ist eine dritte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, in der die Zuleitung für das zu versprühende den Katalysator
enthaltende Gemisch ein den Rührerschaft 10 umgebendes Rohr 6 ist, entsprechend der in F i g. 3 und 4
erläuterten Ausführungsform. Am unteren linde des Rohres 6 ist eine hohle Scheibe 7 angebracht die in
ihrem der Innenwand des Reaktors naheliegenden Bereich kieine Öffnungen 8 aufweist, durch welche das
den Katalysator enthaltende Gemisch gegen die Innenwand des Reaktors gesprüht werden kann, wobei
die hohle Scheibe 7 zusammen mn dem Rührerschaft 10
rotiert.
In F i g. 6 ist schematisch ein Querschnitt durch die in
K ι g. 5 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung entlang
der Linie A A 'dargestellt
Die Dicke der hohlen Scheibe 7 beträgt etwa 0.32 bis
25.4 cm, vorzugsweise 13 bis 12,7 cm. Der Durchmesser
der kleinen öffnungen 8 sowie das Verhältnis der gesamten Fläche der kleinen Öffnungen 8 zur gesamten
Oberfläche der hohlen Scheibe 7 kann im gleichen Bereich liegen, der für die in F i g. 3 und 4 dargestellte
erfindungsgemäße Vorrichtung angegeben ist.
In Fig.7 ist eine vierte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, in der die Zuleitung 6 an ihrem unteren Ende mit einer Sprühdüse
ausgerüstet ist, so daß das den Katalysator enthaltende Gemisch durch kleine öffnungen 8 in der Sprühdüse an
die Innenwand des Reaktors gesprüht werden kann. Die Zuleitung 6 kann auch so ausgeführt sein, daß sie den
Rührerschaft 10 umgibt wie es in Fig. 3 und 5 dargestellt ist.
In F i g. 8 ist schematisch ein Querschnitt durch die in F i g. 7 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung entlang
der Linie A A 'dargestellt.
Die Sprühdüse 7 weist einen Durchmesser von etwa 032 bis 12.7 cm auf. Der Durchmesser der kleinen
öffnungen 8 beträgt etwa 0,2 bis 20 mm. Das Verhältnis
der gesamten Fläche der kleinen öffnungen zur
gesamten Oberfläche der Sprühdüse 7 beträgt etwa 0,1 bis etwa 30 Prozent, vorzugsweise 0,5 bis 10 Prozent
Die in F i g. 1 bis 8 dargestellten Einbauten zum Versprühen des.den Katalysator enthaltenden Gemisches
sind-in einem Abstand von etwa V20 bis '/3,
vorzugsweise Vis bis Vs, der Höhe des Reaktors über
dem Flüssigkeitsspiegel (in Fig. 1, 3, 5 und 7 als Wellenlinie dargestellt) angeordnet Der Mindestabstand
zwischen den kleinen Öffnungen 8 der Einbauten 7 und der Innenwand des Reaktors hängt beispielsweise
von dem Druck, mit dem das den Katalysator enthaltende Gemisch zugeführt wird, sowie der
Drehzahl des Rührers ab, liegt jedoch im allgemeinen bei etwa 0,01 bis etwa 5 m, vorzugsweise 0,05 bis 1 m.
Die Einbauten zum Versprühen des den Katalysator enthaltenden Gemisches können am Ende der Zuleitung
6 für das den Katalysator enthaltende Gemisch angebracht sein, wobei diese Zuleitung vom Rührerschaft
getrennt ist, wie in F i g. 1 und 2 bzw. 7 und 8 dargestellt. Die Zuleitung 6 für das den Katalysator
enthaltende Gemisch kann auch als Rohr den Rührerschafl umgeben, wobei die Einbauten zum
Versprühen am Endes des Rohres angebracht sind und zusammen mit dem Rührerschaft rotieren, wie in F i g. 3
und 4 bzw. 5 und 6 dargestellt. Wenn die Einbauten zum Versprühen des den Katalysator enthaltenden Gemisches
unabhängig vom Rührer angeordnet sind, wie in F i g. 1 und 2 bzw. 7 und 8 dargestellt, ist es von Vorteil,
den Druck zu erhöhen, mit dem das den Katalysator enthaltende Gemisch in den Reaktor eingespeist wird,
damit dieses bis an die Innenseite des Reaktors gelangt. Wenn die Einbauten zum Versprühen des den
Katalysator enthaltenden Gemisches um den Rührerschaft angeordnet sind, wie in F i g. 3 und 4 bzw. 5 und 6
dargestellt, kann das den Katalysator enthaltende Gemisch unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft durch
gemeinsames Rotieren der das Gemisch versprühenden Einbauten mit dem Rührer an die Innenwand des
Reaktors angebracht werden.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das durch dit Zuleitung 6 kontinuierlich zugeführte, den
Katalysator enthaltende Gemisch, durch Wärmeaustausch mit der gasförmigen Phase im Dampfraum des
Reaktors erhitzt und anschließend durch die kleinen Öffnungen 8 der entsprechenden Einbauten, beispielsweise
des ringförmigen Rohres 7, im Bereicii zwischen
der gasförmigen und der flüssigen Phase im Reaktor auf
die Innenwand des Reaktors gesprüht wo die Kristalle des Reaktionsprodukts sich festzusetzen neigen. Dadurch
wird das Festsetzen der Kristalle des Reaktionsprodukts an der Innenwand des Reaktors verhindert,
und die aromatische Carbonsäure kann über einen langen Zeitraum kontinuierlich unter gleichbleibenden
Bedingungen hergestellt werden.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der eine Teil des den Katalysator enthaltenden Gemisches im
oberen Teil des Reaktors durch entsprechende Einbauten versprüht der andere Teil des den Katalysator
enthaltenden Gemisches wird über die Zuleitung 5 eingespeist die in der Nähe des Bodens des Reaktors in
der flüssigen Phase des Reaktionsgemisches endet. Durch die in den oberen und unteren Teil des Reaktors
getrennt erfolgende Einspeisung des den Katalysator enthaltenden Gemisches wird der Katalysator unter
Mitwirkung des Rührers schnell in der flüssigen Phase homogen verteilt wodurch die Ausbeute und die
24 4&*9'5-5
Qualität der hergestellten aromatischen Carbonsäure erhöht werden.
' Wenn das Verhältnis der im oberen Teil des Reaktors versprühten Mengedes den Katalysator enthältenden
Gemisches zur gesamten Menge des dem Reaktor zugeführten, den Katalysator enthaltenden Gemisches,
zu'klein ist, wird- die Wirkung des-Abwaschens der
Innenwand des Reaktors vermindertest dieses Verhältnis zu groß, wird die in den unteren Teil des Reaktors
eingespeiste Menge des den Katalysator enthakenden Gemisches zu gering, und es wird schwierig, eine rasche
und homogene Verteilung des Katalysators im flüssigen Reaktionsgemisch zu erreichen. Das zweckmäßige
Verhältnis der in den unteren Teil des Reaktors eingespeisten Menge des den Katalysator enthaltenden
Gemisches zu der Menge dieses Gemisches, die im oberen Bereich des Reaktors durch Versprühen
zugeführt wird, liegt bei etwa 2 :1 bis etwa 1 : 3. wobei die Zuflußgeschwindigkeit des im oberen Bereich des
Reaktors versprühten, den Katalysator enthaltenden Gemisches, etwa das 0,5- bis lOfache, vorzugsweise 1-bis
5fache. der Zuflußgeschwindigkeit der alkylaromatischen Verbindung beträgt. Die Konzentration des
Katalysators in dem zu versprühenden, den Katalysator enthaltenden Gemisch, beträgt etwa das 0,33- bis
1Ofache, vorzugsweise 1- bis 5fache. der Konzentration
des Katalysators im Reaktionsgemisch im Reaktor.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für jede
Umsetzung verwendet werden, nach der ei'ie aromatische
Carbonsäure durch Oxydation einer alkylaromatischen Verbindung in flüssiger Phase hergestellt wird,
wobei eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel verwendet wird, in dem die gebildete
aromatische Carbonsäure wenig löslich ist. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Herstellung von Terephthalsäure aus p-Xylol oder p-Diisopropylbenzol. Isophthalsäure aus m-Xylol. Tnmelithsäure
aus 1.2.4-TrimethyIbenzol und Naphthalin-1.8-dicarbonsäure
aus Acenaphthen verwendet werden.
Das bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzte Lösungsmittel ist eine niedere
aliphatische Carbonsäure mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Essig-, Propion- und Buttersäure.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist es vorteilhaft, bei
Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas Luft einzusetzen.
Es können aber auch andere Gase, beispielsweise ein Gemisch aus beim Verbrennen von Kohlenwasserstoffen
anfallenden inerten Gasen und Luft oder Sauerstoff, ein Gemisch aus Stickstoff und Luft oder
Sauerstoff oder ein Gasgemisch, das durch Mischen von Abgasen aus einem Reaktor, in dem eine Oxydation
durchgeführt wurde, mit Luft oder Sauerstoff auf einen bestimmten Sauerstoffgehalt eingestellt wurde. Bei
Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird als Katalysator im allgemeinen eine ein Schwermetall,
wie Kobalt und Mangan, enthaltende Verbindung eingesetzt. Gegebenenfalls kann ein Reaktionsbeschleuniger,
wie eine Bromverbindung und ein Aldehyd, eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist im Vergleich zu entsprechenden üblichen Vorrichtungen
folgende Vorteile auf:
1. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das
Festsetzen des Reaktionsprodukts an der Innenseite des Reaktors im Bereich der Grenzfläche
zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase im Reaktor vermieden, wodurch über einen
längeren Zeiträum die im Reaktor durchgeführte v· Oxydation kontinuierlich durchgeführt werden
kann, während'bei entsprechenden üblichen Vorrichtungen
das Verfahren häufig unterbrochen- τ werden muß," um das an der Innenwand des
Reaktors sich festgesetzte Reäktiönsprodukt mit einer wäßrigen -Alkälimetallhydroxidlösung abzuwaschen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet
somit die kontinuierliche Herstellung eines ίο sehr reinen Produktes mit gleichbleibender Qualität
in guter Ausbeute.
2. Durch das in den oberen und den unteren Teil des Reaktors der erfindungsgemäßen Vorrichtung
getrennt eingespeiste den Katalysator enthaltende Gemisch wird eine rasche und homogene Verteilung
des Katalysators im Reaktionsgemisch erreicht, wodurch die Qualität und die Ausbeute des
Reaktionsprodukts verbessert werden, während bei entsprechenden üblichen Vorrichtungen das
den Katalysator enthaltende Gemisch nur in den unteren Teil des Reaktionsgemisches eingeleitet
wird.
3. Da ein Teil des den Katalysator enthaltenden Gemisches in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Reaktionsgemisches versprüht wird, wird die im Reaktor als
Dampf aus der flüssigen in die gasförmige Phase übertretende, noch nicht umgesetzte Ausgangsverbindung
in die flüssige Phase zurückgewaschen.
wodurch der Verlust an nicht umgesetzter, in die gasförmige Phase entwichene Ausgangsverbindung
vermindert und somit die Ausbeute der Umsetzung erhöht wird. Da eine Verminderung der
Konzentration der Ausgangsverbindung in der gasförmigen Phase im Reaktor hinsichtlich des
eingesetzten Sauerstoffs in der gasförmigen Phase erlaubt, kann die Oxydationsreaktion in der
erfindungsgemäßen Vorrichtung gefahrlos mit einer höheren Konzentration an Sauerstoff durchgeführt
werden als in entsprechenden üblichen Vorrichtungen.
4. Wird die Oxydationsreaktion, für deren Durchführung
die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist. in einer entsprechenden üblichen Vorrichtung
durchgeführt, bilden sich im Reaktor in der Nähe der Oberfläche der flüssigen Phase viele
Blasen, welche die Abführung der Reaktionswärme verlangsamen und die wirksame Fläche zurr
Wärmeaustausch im Reaktor vermindern. Wire dagegen die Oxydationsreaktion in der erfindungs
gemäßen Vorrichtung durchgeführt, kann die Bildung der Blasen durch das Aufsprühen des der
Katalysator enthaltenden Gemisches auf dif Oberfläche der flüssigen Phase wirksam unter
5s drückt werden.
Die genannten Vorteile der erfindungsgemäße] Vorrichtung machen deutlich, daß diese entsprechende!
üblichen Vorrichtungen aus verfahrenstechnischen um wirtschaftlichen Gründen deutlich überlegen ist
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzug zur Umsetzung von p-Xylol in hochwertige Terephtha!
säure verwendet, die als Monomeres für eine nachfo' gende Polymerisationsreaktion dient. Das Beispis
erläutert die Erfindung.
Es wird eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 verwende die mit einem Reaktor 1 mit einem InnendurchmessE
ίο
yon 240 mm und einer Höhe von 850 mm, einer Zuleitung 4 zum Einspeisen des Gemisches von
Ausgangsverbindung und Lösungsmittel, einer Zuleitung 5 zum Einspeisen des Gemisches von Katalysator
und Lösungsmittel, einer Zuleitung 6 zur Zufühning eines Teils des Gemisches von Katalysator und
Lösungsmittel zum ringförmigen Rohr 7, dem Rührer 9, der Zuleitung 11 zum Einspeisen von Luft und der
Ableitung 12 zum Abführen des Reaktionsprodukts ausgerüstet ist
Der Reaktor wird mit 1.2 kg Essigsäure als Lösungsmittel und 61 g Kobaltacetat, 3 g Manganacetat und
36 g Natriumbromid als Katalysatorkomponenten beschickt. Nachdem der Innenraum des Reaktors mit
einem Druck von 20 kg/cm2 beaufschlagt und seine Temperatur auf 1900C gebracht wurde, werden p-Xylol
30 Minuten in einer Menge von 2,4 kg/Stunde und durch Zuleitung 11 Sauerstoff in einer Menge von 4,2 nMVkg
p-Xylol kontinuierlich eingespeist Während der Zuführung
von Luft und p-Xylol wird in den Reaktor ein Gemisch aus Essigsäure und den Katalysatorkomponenten
eingespeist, in dem jedoch die Konzentration des Katalysators doppelt so groß ist wie in dem
Gemisch aus Essigsäure und Katalysatorkomponenten, das vor der Umsetzung im Reaktor vorgelegt wurde.
Das Einspeisen des Gemisches aus Essigsäure und Katalysatorkomponenten erfolgt in einer Menge von
jeweils l,8kg/Std. sowohl durch eine Zuleitung 5 als auch die Zuleitung 6. von der das den Katalysator
enthaltende Gemisch in das ringförmige Rohr 7 eintritt und von dort durch dessen kleine Öffnungen 8 an die
Innenwand des Reaktors gesprüht wird. Gleichzeitig wird Essigsäure in einer Menge von 3,6 kg/Stunde
zusammen mit p-Xylol durch die Zuleitung 4 eingespeist Das Reaktionsprodukt wird in Abständen von
etwa 10 Minuten in Mengen von etwa 2 kg über die Ableitung 12 aus dem Reaktor abgezogen.
Das Verfahren wird 100 Stuinden durchgeführt. Einige Eigenschaften der hergestellten Terephthalsäure,
die in einer Ausbeute von 97 Molprozent erhalten wurde, sind in der Tabelle zusammengefaßt. Nach dem
Ende des 500stündigen Versuches konnten an der Innenwand des Reaktors in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels des Reaktionsgemisches fast keine festgesetzten
Kristalle der Terephthalsäure festgestellt werden.
Vergleichsbeispiel
Das vorstehende Beispiel wird in der gleichen Vorrichtung wiederholt, jedoch mit dem Unterschied,
daß die gesamte Menge des Gemisches von Essigsäure und Katalysator nur durch die Zuleitung 5 in" den
Reaktor eingespeist wird. Einige Eigenschaften der hergestellten Terephthalsäure sind in der Tabelle
zusammengefaßt.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die Eigenschaften der ohne Versprühen eines Teiles des den Katalysator
enthaltenden Gemisches hergestellte Terephthalsäure während des Verfahrens sich allmählich verschlechtern,
ίο wodurch ein Unterbrechen der Umsetzung nach 50
Stunden nötig wird. Die Ausbeute der hergestellten Terephthalsäure beträgt 92 Molprozent. Nach dem
Ende der Umsetzung wird beobachtet, daß sich an der Innenseite des Reaktors in der Nähe des Flüssigkeitsspiegeis
des Reaktionsgemisches Kristalle der Terephthalsäure in einer Dicke von etwa 30 mm festgesetzt
haben.
Reaktionszeit, | Reinheit | Gehalt an | Mole | Farb | |
Stunden | Gewichts | 4-Carb- | kularer | differenz, | |
prozent | oxybenz- | Extink- | b-Wert**) | ||
aldehyd, | tions- | ||||
25 | ppm | koeffi- | |||
zient*). | |||||
38Om;* | |||||
Beispiel | |||||
3° | 10 | 99,97 | 280 | 0,04 | 2,0 |
20 | 99.97 | 280 | 0,04 | 2,1 | |
50 | 99,97 | 280 | 0,04 | 2,2 | |
100 | 99,96 | 290 | 0,05 | 2,3 | |
300 | 99,96 | 300 | 0,05 | 2,3 | |
35 | 500 | 99,96 | 310 | 0,05 | 2,5 |
Vergleichs | |||||
beispiel | |||||
10 | 99,96 | 350 | 0,05 | 2,4 | |
40 | 20 | 99,94 | 440 | 0,06 | 2,7 |
50 | 99,54 | 760 | 0,25 | 10,7 |
*) Absorption einer Lösung von 5 g Terephthalsäure in 100 ml
2η wäßriger Ammoniaklösung bei 380 πΐμ. Je kleiner der Wert
ist, desto besser ist die Färbung.
**) Erhalten durch Messen des reflektierten Lichts an fester Terephthalsäure unter Verwendung eines Farbdifferenzmessers
CM-20 (Hersteller Color Maschine K. K). Der b-Wert entspricht dem Bereich gelb ( + ) bis blau (-). Je kleiner der
i>-\Vert ist, desto besser ist die Färbung.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Durchführung der Oxidation alkylaromatischer Verbindungen in flüssiger Phase, s
bestehend aus einem Reaktor (1), in dem sich die 'gasförmige (2) und flüssige (3) Phase des Reaktionsgemisches befindet, einer Zuleitung (4) zum Einspeisen
eines Gemisches von einer Ausgangsverbindung und einem Lösungsmittel in den unteren Teil des
Reaktors, einer Zuleitung (5) zum Einspeisen eines Gemisches von einem Katalysator und einem
Lösungsmittel in den unteren Teil des Reaktors, einem Rührer, der aus einem Rührerblatt (9) und
einem Rührerschaft (10) besteht, einer Zuleitung (11)
von molekularen Sauerstoff enthaltenden Gasea einer Ableitung (12) für das Reaktionsprodukt, einer
Ableitung (13) für den Reaktor verlassende Gase, einem Kühler (14), einer Ableitung (15) für zu
verwerfende Abgase und einer Zuleitung (16) zum Rückführen von im Kühler (14) kondensierten
Bestandteilen des im Reaktor vorliegenden Reaktionsgemisches, gekennzeichnet durch eine
Zuleitung (6) zum Einspeisen eines Teils des aus dem Katalysator und dem Lösungsmittel bestehenden
Gemisches, Einbauten (7) am Ende dieser Zuleitung (6) zum Aufsprühen des durch die Zuleitung (6)
eingespeisten Gemisches von dem Katalysator und dem Lösungsmittel an die Innenwand des Reaktors
in der gasförmigen Phase oberhalb der Grenzfläche zwischen flüssiger una gasförmiger Phase und kleine
Öffnungen (8) in den Einbauten (7) zum Austritt des Gemisches von dem Katalysator und dem Lösungsmittel,
wobei die Einbauten (7) in einem Abstand von '/20 bis ' t der Höhe des Reaktors über der
Grenzfläche zwischen flüssiger und gasförmiger Phase angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie Einbauten (7) zum Aufsprühen eines Teils des Gemisches von Katalysator und
Lösungsmittel aufweist, die ein mit kleinen Öffnungen verseheres ringförmiges Rohr enthalten, da*,
entlang der Innenwand des Reaktors angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß sie Einbauten (7) zum Aufsprühen eines Teils des Gemisches von Katalysator und
Lösungsmittel aufweist, die mehrere Rohre enthalten,
die sich von der Zuleitung (6) zum Einspeisen eines Gemisches von Katalysator und Lösungsmittel
im wesentlichen parallel zur Grenzfläche /wischen flüssiger und gasförmiger Phase des Reaktionsgemisches
erstrecken und an ihren Enden kleine Öffnungen (8) für den Austritt des Gemisches von
Katalysator und Lösungsmittel aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einbauten (7) zum Aufsprühen des
Gemisches von Katalysator und Lösungsmittel aufweist, die eine hohle Scheibe mit kleinen
Öffnungen enthalten, die in der Nähe der Innenseite des Reaktors angeordnet sind. ja
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie Einbauten (7) zum Aufsprühen eines Gemisches von Katalysator und Lösungsmittel
aufweist, die eine Sprühdüse enthalten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Rührer aufweist, dessen
Schaft im Zuleitungsrohr (6) für das Gemisch von Katalysator und Lösungsmittel angeordnet ist,
35
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10441273 | 1973-09-14 | ||
JP10441273A JPS5328902B2 (de) | 1973-09-14 | 1973-09-14 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2443955A1 DE2443955A1 (de) | 1975-03-27 |
DE2443955B2 DE2443955B2 (de) | 1976-09-30 |
DE2443955C3 true DE2443955C3 (de) | 1977-05-18 |
Family
ID=
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