DE2525296C2 - Process for the production of acetic acid - Google Patents

Process for the production of acetic acid

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DE2525296C2 DE19752525296 DE2525296A DE2525296C2 DE 2525296 C2 DE2525296 C2 DE 2525296C2 DE 19752525296 DE19752525296 DE 19752525296 DE 2525296 A DE2525296 A DE 2525296A DE 2525296 C2 DE2525296 C2 DE 2525296C2
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Description

gangsgas beschrieben, dj. 28 Volumprozent Wasse^ ^^J«^^u anschließend8 trocknen und dampf enthalt (DT-AS 1643824), Spalte 6, Zeile um' calcinieren. Die Vanadium enthalten-gear gas described, dj. 28 percent by volume of water ^ ^^ J «^^ u then 8 dry and contains steam (DT-AS 1643824), column 6, line around 'calcine. The vanadium contain-

der Katalysatoren können graduelle Unterschiede in den Versuchsergebnissen hinsichtlich Aktivität, Seiektivität und Lebensdauer erzielt werden. Es werden jedoch auch mit einem sehr einfachen System, das beispielsweise Sauerstoffverbinduagen des Vanadiums auf einem Träger wie Siliciumdioxid enthält, ausgezeichnete Ergebnisse erhalten.of the catalysts there can be gradual differences in the test results with regard to activity, seiectivity and service life can be achieved. However, it will also come with a very simple system such as the Oxygen compounds containing vanadium on a carrier such as silicon dioxide are excellent Get results.

Die Umsetzung von Aceton mit Sauerstoff zu Essigsäure kann durch die ReaktionsgleichungThe reaction of acetone with oxygen to form acetic acid can be given by the reaction equation

Aceton + 2,0 O2 -»Essigsäure + CO2 + H2OAcetone + 2.0 O 2 - »acetic acid + CO 2 + H 2 O

beschrieben werden. Als Nebenreaktion kann die Direktoxidation des Acetons zu CO2 nach der Reaktionsgleichung to be discribed. The direct oxidation of acetone to CO 2 according to the reaction equation can be a side reaction

Aceton + 4 O2 -»3 CO2 + 3 H2O iS Acetone + 4 O 2 - »3 CO 2 + 3 H 2 O iS

auftreten. Als weitere Nebenreaktion kann sich Kohlenoxid nach der Gleichungappear. Another side reaction can be carbon oxide according to the equation

Aceton + 2,5 O2 -»3 CO + 3 H2OAcetone + 2.5 O 2 - »3 CO + 3 H 2 O

bilden.form.

Die bei der erfindungsgemäßen Gasphasenoxidation gebildete Essigsäure kann aus dem Reaktionsgas nach den verschiedensten Verfahren abgetrennt werden, beispielsweise durch Abkühlen des Reaktionsga- 2S ses oder durch eine Wasserwäsche. Durch Abkühlen auf Temperaturen von beispielsweise 20 bis 70° C wird z.B. erreicht, daß die bei der Umsetzung gebildete Essigsäure ganz oder teilweise auskor, densiert. Das verbleibende, im wesentlichen aus Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlendioxid, Wasserdampf und nicht umgesetztem organischen Ausgangsmaterial bestehende Gas, kann man in die Oxidation zurückführen. Aus dem im wesentlichen aus Wasser und Essigsäure bestehenden Kondensat kann die darin enthaltene organische Ausgangsverbindung destillativ abgetrennt und ebenfalls in die Umsetzung zurückgeführt werden. Aus dem verbleibenden Essigsäure/Wasser-Gemisch kann man die Essigsäure destillativ in reiner Form gewinnen. Das dabei erhaltene Wasser wird teilweise in die Umsetzung zurückgeführt oder in Form eines sauberen Abwassers aus der Reaktion ausgeschleust.The acetic acid formed in the inventive gas-phase oxidation can be separated from the reaction gas by various methods, for example by cooling the Reaktionsga- 2 S ses or by a water wash. By cooling to temperatures of 20 to 70 ° C., for example, it is achieved, for example, that all or some of the acetic acid formed during the reaction condenses out. The remaining gas, consisting essentially of oxygen, nitrogen or carbon dioxide, water vapor and unconverted organic starting material, can be returned to the oxidation. The organic starting compound contained therein can be separated off by distillation from the condensate, which essentially consists of water and acetic acid, and can likewise be returned to the reaction. The acetic acid can be obtained in pure form from the remaining acetic acid / water mixture by distillation. Some of the water obtained is fed back into the reaction or discharged from the reaction in the form of clean waste water.

Eine technische Durchführung des Verfahrens sei am Beispiel der Gasphasenoxidation von Aceton zu Essigsäure an Hand der Abbildung beschrieben:A technical implementation of the process can be seen using the example of the gas phase oxidation of acetone Acetic acid described on the basis of the figure:

In den Reaktor 1 wird ein aus Aceton, Wasser, Sauerstoff und CO2 bestehendes Kreisgas gegeben. Die Umsetzung des Acetons mit Sauerstoff zu Essigsäure, CO2 und Wasser erfolgt bei etwa 300° C und einem Druck von etwa 6 bar. Das Reaktionsgas 12 wird in dem Kühler 2 auf etwa 70° C abgekühlt und über Leitung 13 in den Abscheider 3 gegeben. Die hier erhaltene Gasphase wird nach Kompression in 4 über 14 in den Reaktor zurückgeführt. Die flüssige Phase, die aus Essigsäure, Wasser und Aceton besteht, gelangt über 15 in die Destillationskolonne 6. Das aus Aceton bestehende Kopfprodukt wird über 16 abgenommen und in die Oxidation zurückgeführt. Das Sumpfprodukt der Kolonne 6 wird über 17 in die Destillationskolonne 7 gegeben, in der als Kopfprodukt 18 Wasser abdestilliert wird. Das Sumpfprodukt wird über 21 in die Kolonne 8 gegeben, in der durch Redestillation die Essigsäure 22 als Endprodukt erhalten und von kleinen Mengen Höhersiedern 23 abgetiennt wird. Ein Teilstrom des Kreisgases 14 wird über 25 abgenommen und in der Wasserwäsche 5 von Aceton befreit, so daß das bei der Reaktion gebildete Kohlendioxid über 27 entfernt wird. Das bei der Umsetzung entstehende Reaktionswasser wird über 20 entfernt. Der Rest des Wasserstroms 18 wird teilweise über 19 direkt in die Oxidation zurückgeführt, zum Teil erst über Leitung 24 in die Gas wäsche 5 gegeben und dann als acetonhaltiges Wasser über 26 in die Oxidation zurückgeführt. Der für die Durchführung der Oxidation benötigte Sauerstoff wird als reiner Sauerstoff über 28 eingeführt. Über das Gesamtverfahren wird Aceton 9 und Sauerstoff 28 zu Essigsäure 22, Abwasser 20 und Kohlendioxid 27 umgesetzt.A cycle gas consisting of acetone, water, oxygen and CO 2 is introduced into the reactor 1. The conversion of the acetone with oxygen to acetic acid, CO 2 and water takes place at about 300 ° C and a pressure of about 6 bar. The reaction gas 12 is cooled to about 70 ° C. in the cooler 2 and fed into the separator 3 via line 13. The gas phase obtained here is returned to the reactor via 14 after compression in 4. The liquid phase, which consists of acetic acid, water and acetone, reaches the distillation column 6 via 15. The top product consisting of acetone is removed via 16 and returned to the oxidation. The bottom product of the column 6 is fed via 17 into the distillation column 7, in which water is distilled off as the top product 18. The bottom product is fed via 21 into the column 8, in which the acetic acid 22 is obtained as the end product by redistillation and is removed from small amounts of higher boilers 23. A partial flow of the circulating gas 14 is taken off via 25 and freed from acetone in the water scrubber 5, so that the carbon dioxide formed in the reaction is removed via 27. The water of reaction formed during the reaction is removed over a 20-cycle period. The remainder of the water stream 18 is partly returned directly to the oxidation via 19, partly first introduced into the scrubber 5 via line 24 and then returned to the oxidation via 26 as acetone-containing water. The oxygen required to carry out the oxidation is introduced as pure oxygen via 28. Acetone 9 and oxygen 28 are converted into acetic acid 22, waste water 20 and carbon dioxide 27 via the overall process.

Beispielexample

Ein Vanadium enthaltender Katalysator wird in folgender Weise hergestellt. Ein Kieselsäureträger in Form von Kugeln von 5 mm mit einer inneren Oberfläche von 160 m2/g (BET) wird mit einer v/äßrigen Lösung von Vanadyloxalat getränkt. Nach dem Trocknen wird ein Katalysator erhalten, der Vanadyloxalat auf Kieselsäure enthält. Die Menge Vanadium entspricht einer Konzentration von 10 Gewichtsprozent, berechnet als Vanadiumpentoxid.A vanadium-containing catalyst is prepared in the following manner. A silica support in the form of 5 mm spheres with an internal surface area of 160 m 2 / g (BET) is impregnated with an aqueous solution of vanadyl oxalate. After drying, a catalyst is obtained which contains vanadyl oxalate on silica. The amount of vanadium corresponds to a concentration of 10 percent by weight, calculated as vanadium pentoxide.

1,0 1 des so erhaltenen Katalysators wird in ein Reaktionsrohr von 3 m Länge und 30 mm lichter Weite eingebaut. Über den Katalysator werden bei 6 Bar und 300° C stündlich 5000 Nl Gas folgender Zusammensetzung (in Molprozent) geleitet:1.0 1 of the catalyst obtained in this way is placed in a reaction tube 3 m long and 30 mm clear width installed. The catalyst is at 6 bar and 300 ° C per hour 5000 Nl gas of the following composition (in mol percent):

Acetonacetone 22 Wasserwater 55 Sauerstoffoxygen 88th KohlendioxidCarbon dioxide 8585

Das Reaktionsgas wird unter dem Reaktionsdruck auf Raumtemperatur abgekühlt. Es wird eine flüssige Phase, die aus Wasser, Aceton und Essigsäure besteht, erhalten. Aus Menge und Zusammensetzung der flüssigen Phase errechnet sich, daß pro Liter Katalysator stündlich 130 g Essigsäure gebildet werden. Auf 1 Mol umgesetztes Aceton werden 0,85 Mol Essigsäure erhalten.The reaction gas is cooled to room temperature under the reaction pressure. It becomes a liquid Phase consisting of water, acetone and acetic acid obtained. From the amount and composition of the liquid Phase is calculated that 130 g per hour of acetic acid are formed per liter of catalyst. on 1 mol of converted acetone gives 0.85 mol of acetic acid.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

von Kohlendioxid, durchführt. Durch die Anwendung von erhöhtem Druck und Patentansprüche: Gegenwart von nur geringen Mengen Wasser- • - Hamof bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist esof carbon dioxide. By using increased pressure and patent claims: It is the presence of only small amounts of water - • - Hamof in the process according to the invention 1. Verfahren zur Herstellung von Essigsaure ^0P iQ wirtschaftlich vorteilhafter Weise eine durch Umsetzung von Aceton, Isobutyraldehyd, 5 mog konzentrierte Essigsäure zu erhalten. Methylethylketon oder sec-Butanol in der Uas- « . erfindungsgemäße Umsetzung kann z.B. bei phase mit Sauerstoff in Gegenwart Vanadium ent- ^ ^ bevorzugt bei 5 bis 6 bar durchgeführt werhaltender Katalysatoren und in Anwendung von <j» Besonders geeignete Konzentrationen an Was-Wasserdampf, dadurch geke nnzeichnet.daB °erdamDf jm Eingangsgas sind 2 bis 8, bevorzugt 4 bis man die Umsetzung bei Drücken von 3 bis 10 bar serf Wasser. Für die Umsetzung geeignete und bei einem Wasserdampf-Gehalt von 1 bis 10 ö Moipr ^ ^ 4{)()O c bevomigt 250 bJs Molprozent Wasser, gegebenenfalls in Gegenwart lempei"J^j te VerweUzeiten sind 0,1 bis 100, bevon Kohlendioxid, durchführt. vnrmet 1 bis 10 Sekunden. Der Gehalt an Sauerstoff1. Process for the production of acetic acid ^ 0 P iQ economically advantageous way to obtain acetic acid concentrated by the reaction of acetone, isobutyraldehyde, 5 mg. Methyl ethyl ketone or sec-butanol in the uas- «. reaction of the invention can, for example, in phase with oxygen in the presence of vanadium corresponds ^ ^ preferably from 5 to 6 carried out bar werhaltender catalysts and in the use of <j "Especially suitable concentrations of what-water vapor, characterized geke nnzeichnet.daB ° e rdamD f jm input gas are 2 to 8, preferably 4 to the reaction at pressures of 3 to 10 bar serf water . Suitable for the reaction and with a water vapor content of 1 to 10 ° Moipr ^ ^ 4 {) () O c is 250 bJs mole percent water, optionally in the presence of lempei "J ^ j te residence times are 0.1 to 100, be of carbon dioxide , takes 1 to 10 seconds, the oxygen content 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- '"^ «gas kann in weiten Grenzen variiert werkennzeichnet, daß man bei Drücken von 4 bis 8 *5 ™ m"f. ° 11 bcispieisweise 1 bis 20, bevorzugt 5 bis bar und einem Wasserdampf-Gehalt von 2 bis 8 den.a ^^^ g bis 10 Molprozent. Die Umset-Molprozent Wasser arbeitet. zune kann in Gegenwart anderer Gase, wie z. B. Stick-2. The method according to claim 1, characterized ge '"^« gas can vary within wide limits works that at pressures of 4 to 8 * 5 ™ m "f. ° 1 1 bcisp i e i ise swe 1 to 20, preferably 5 to bar and a water vapor content of 2 to 8 shows the .a ^^^ g to 10 M olprozent. The conversion mole percent water works. Zun e can in the presence of other gases, such as. B. Stick 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch zung Kann |ndioxid durchgeführt werden. Der gekennzeichnet, daß man bei Drücken von 5 bis ston «« Isobutyraldehyd, Methyläthylke-6 bar und einem Wasserdampf-Gehalt von 4 bis » Geha^Aceto^ im Eingangsgas kann in weiten 6 Molprozent Wasser arbeitet. Grenzen schwanken. Zweckmäßigerweise wird so gearbeitet daß die Gehalte der genannten Verbindungen außerhalb des Bereiches liegen, in dem sich explo-3. The method according to claim 1 and 2, thereby tongue can | ndioxid be carried out. It is characterized by the fact that at pressures from 5 to 6 mole percent isobutyraldehyde, methyl ethylke-6 bar and a water vapor content of 4 to 4 to 4 mole percent water in the inlet gas can be used. Boundaries fluctuate. It is expedient to work in such a way that the contents of the compounds mentioned are outside the range in which explosive a5 sive Gasgemische bilden können. Im übrigen kann diea5 sive gas mixtures can form. In addition, the erfin^ungsgemäße Gasphasenoxidation in verschte-gas phase oxidation according to the invention in different ,, , , ^„„«.r WpUp durcheeführt werden. Man kann zu ei-,,,, ^ "" ". R WpUp can be carried out. One can go to Die vorliegende Erfindung betrifft em Verfahren Jener We ed Cff enthaItenden Gasstronv The present invention relates to a method of Gasstronv containing We ed C ff zur Herstellung von Essigsäure durch katalytische nemSt«tetonu ^ ^ oxidierende organischefor the production of acetic acid by catalytic nemSt «tetonu ^ ^ oxidizing organic Gasphasenoxidation von alkoholischen oder ketoni- z.B._in r ^ ExplosionsgrenzeGas phase oxidation of alcoholic or ketone eg_in r ^ explosive limit schenOxidationsprodukter.desButens.wiez.B.Ace- 3o ν«"^^Β^8 Gasgemisch sodann über dencommon oxidation products of butene, such as ace- 3o ν «" ^^ Β ^ 8 gas mixture then via the ton, Isobutyraldehyd, Methyläthylketon, sec.-Buta- JjJ«^ ^n fefner m einem gasför.clay, isobutyraldehyde, methyl ethyl ketone, sec.-buta- JjJ «^ ^ n fefner m a gasför . nO!Aus der DT-AS 1643824 ist ein Verfahren zur ^^^^T^^^^!^ nO! From the DT-AS 1643824 a method for ^^^^ T ^^^^! ^ Herstellung von konzentrierter Essigsaure durch ka- Menger£a£«tött ^atalysa B tor leiten. ManProduction of concentrated acetic acid by ka- Menger £ a £ «killing ^ atalysa B tor direct. Man talytische Gasphasenoxidation von Butenen bzw. den 35 ""d n dl h e e Sfd^r em;S hnischen Durchführung des Verfah-Analytical gas phase oxidation of butenes or the 35 "" d n dl h e e S f d ^ r em ; S hnic performing the procedure daraus erhältlichen alkoholischen oder ketomschen kann tader 1^™^5εηίΗςηεη |us stickstoffalcoholic or ketomian obtainable from it can be tader 1 ^ ™ ^ 5εηίΗςηεη | us nitrogen OadationsproduktenbeierhöhterTempera ur inGe- reia audi ™^ιηεd bestehenden Kreisgas arbei-Oadation products beierhighter tempera ur inGereia audi ™ ^ ιηεd existing rice gas work- genwart von Wasserdampf an Vanaöiumoxid enthal- und/°d s er deoxidierende organische Verbindung,presence of water vapor containing vanoium oxide and / ° the s er de oxidizing organic compound, tenden Schwermetallkatalysatoren bekannt das da- ^, Jte die ω Wasserdampf enthält. Der Gehalt antendency heavy metal catalysts known that da- ^, Jte the ω contains water vapor. The content of durch gekennzeichnet ist, daß man das Buten bzw. 4° Saü.rstott um^ . 7^bis 9() Volumprozent be-is characterized by the fact that the butene or 4 ° Saü.rstott to ^. 7 ^ to 9 () percent by volume dessen alkoholische oder ketonische Oxidationspro- Kohlendioxid Kannits alcoholic or ketonic oxidation pro-carbon dioxide Can dukte einer Folge von hintereinandergeschalteten tragen. äße kataiytische Gasphasen-Einzelreaktoren in einzelnen Anteilen zufuhrt, wah- Die .lr™f ^est angeord^ten Katalysatoren rend man die für den Gesamtumsatz erforderliche Ο1^™™Λ3^ Katllysatoren im Wirbelbett Luftmenge sowie den Wasserdampf bereUs dem er- 45 ^™^™Ζ™^ die verschiedensten sten Reaktor eingibt. Das Verfahren der DT-Ab ^Hd™ zur Herstellung der Vanadium enthalten-products of a series of consecutive wear. ate kata i yt ic gas phase single reactor in portions zufuhrt, wah The .l r ™ f ^ est angeord ^ th catalysts rend one required for the total sales Ο1 ^ ™™ Λ 3 ^ Katllysatoren in a fluidized bed air flow and water vapor bereUs the er 45 ^ ™ ^ ™ Ζ ™ ^ the most diverse reactor enters. The process of the DT-Ab ^ Hd ™ for the production of the vanadium contained-
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