DE2811471A1 - Verfahren zur herstellung von 2,3,6-trimethylphenol und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur herstellung von 2,3,6-trimethylphenol und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2811471A1
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tube
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Ronald Laurence Poe
John Frederick Scamehorn
Cortlan Ray Schupbach
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Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER
»PL-INQ
H. KINKELDEY 2B1H/ I W. STOCKMAlR
DR-INQ. - AnE [CALTECH
K. SCHUMANN
1 OR Ρ£Λ NAT · CWL-FHYS
P. H. JAKOB G. BEZOLD
DR RERWKr-DPL-CHEM.
8 MÜNCHEN 22
MAXIMILIANSTRASSE 43
15. März 1978 P 12 294
CONTINElTTAL OIL COMPANY
P.O.Box 1267
Ponca City, Oklahoma 74-601 (V.St.A.)
Verfahren zur Herstellung von 2,3,6-Trimethylphenol und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2,3,6-Trimethylphenol durch Hochdruckmethylierung von 2,6-Xylenol, insbesondere die Hochdruckmethylierung von 2,6-Xylenol, wobei man die Methanol/Xylenol-Einspeisung erhitzt, die erhitzte Einspeisung unter Druck hält und durch Düsen so in den Katalysator expandiert, daß ein gleichmäßiges Gemisch aus Xylenol und Methanol während der Reaktion anwesend ist.
In der US-PS 3 979 464 ist ein Verfahren zur Herstellung von 2,3,6-Trimethylphenol aus 2,6-Xylenol beschrieben, bei dem 2,6-Xylenol unter hohem Druck in flüssiger Phase der Methylierung über einem Aluminiumoxidkatalysator unter Verwendung von Methanol als Methylierungsmittel unterworfen wird. Der Prozess wird in
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technischem Maßstab unter Verwendung eines Bündels von Reaktionsröhren mit kleinem Durchmesser durchgeführt, wobei eine Wärmeüberträgerflüssigkeit zur Abführung der Reaktionswärme an der Außenseite der Röhren fließt, so daß die Temperatur für die Dauer der Reaktion im gesamten Reaktor innerhalb des optimalen Bereiches bleibt. In der Praxis durchläuft die Einspeisung normalerweise einen Vorerhitzer, bevor sie in den Reaktor eintritt, um die Einspeisungstemperatur auf das Reaktionsniveau zu heben. Die Reaktionstemperatur ist deshalb kritisch, da bei zu geringer Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit zu gering ist und bei zu hoher Temperatur eine rasche Desaktivierung des Katalysators erfolgt. Bei Reaktoren für die Durchführung des Verfahrens in technischem Maßstab besteht jedoch ein Hauptproblem der flüssigen Einspeisung darin, daß beim Austritt aus dem erforderlichen Vorerhitzer bei den Reaktionstemperaturen eine teilweise Verdampfung erfolgt. Der Dampf in der Einspeisung enthält hauptsächlich Methanol und geringere Mengen an 2,6-Xylenol. Diese teilweise verdampfte Einspeisung wird dann einem Reaktorkopf zugeführt, bei dem es sich im wesentlichen um eine offene Kammer handelt, die sämtlichen, Katalysator enthaltenden Reaktionsröhren zugänglich ist. Beim Eintritt des Dampfes und der Flüssigkeit in den Kopf ist eine gleichmäßige Verteilung von Flüssigkeit und Gas in den Vielfachröhren des Reaktors nicht gewährleistet. Weiterhin sind die optimalen Verhältnisse von Methanol zu 2,6-Xylenol nicht in jeder Röhre gewährleistet, was zu schlechtem Umsätzen, schlechter Selektivität des gewünschten Reaktionsprodukts und zur Verstopfung von Reaktorröhren durch Kohlenstoffbildung in Folge Verkohlung auf dem Katalysator führt.
Das angesprochene Problem in Mehrfachreaktoren ist seit langem bekannt. Hierzu ist in der US-PS 3 929 421 ein katalytischer Röhrenreaktor mit Vormxscheinrichtungen für mehrere Reaktanten unterschiedlicher Dichten beschrieben. Die genannte Patentschrift betrifft jedoch Gemische aus nicht-mischbaren Flüssigkeiten und beschreibt einen Reaktor, der kompliziert ist, zahlreiche Arbeitselemente besitzt und normalerweise aufströmend arbeitet. Ein solcher Reaktor arbeitet mit Gemischen aus Flüssigkeiten und Dampf
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nicht effizient und erfordert ein teilchenförmiges Bett an einem Ende für das gleichmäßige Vermischen der zwei nicht-mischbaren Flüssigkeiten. Reaktoren dieser Art sind somit auf andere Systeme nicht anwendbar, insbesondere nicht für die Hochdruckmethylierung von 2,6-Xylenol.
Es besteht somit nach wie vor ein großes Bedürfnis nach einem Verfahren zur Hochdruckmethylierung von 2,6-Xylenol zur Herstellung von 2,3,6-Trimethylphenol, das ein wertvolles Zwischenprodukt bei der Herstellung von Vitamin E darstellt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur gleichmäßigen Einspeisung der Ausgangsstoffe in sämtliche Röhren eines Horizontal- oder Vertikal-Mehrfachröhrenreaktors zur Verfügung zu stellen, wobei eine hohe Reaktivität und Selektivität bezüglich des Reaktionsprodukts gewährleistet sein soll. Weitere Aufgaben ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und dem Beispiel.
Es wurde nun gefunden, daß 2,6-Xylenol der Methylierung in flüssiger Phase unter hohem Druck unter Verwendung von Methanol über Aluminiumoxidkatalysatoren unterworfen werden kann, wenn man die Einspeisung aus dem Vorerhitzer unter so hohem Druck hält, daß das Einspeisungsgemisch bis zum Eintritt in den Reaktorkopf in flüssigem Zustand bleibt,und dann die Einspeisung mittels Einspritzung durch Düsen bzw. öffnungen hindurch in jede Reaktorröhre hinein, die teilweise mit Katalysatoren gefüllt ist, expandiert und kühlt. Nach der Expansion befinden sich die Einspeisung bei Temperaturen und Drücken, die für die durchzuführende Reaktion ausreichend und vorzugsweise optimal sind. Nach dem Durchlaufen der Düsen kommt die Einspeisung mit dem Katalysator als Dampf/Flüssigkeits-Gemisch oder als Flüssigkeit unter bestimmten Bedingungen in Berührung. Nach der Reaktion ist ein Gemisch aus Dampf und Flüssigkeit anwesend. Bei Vertikalreaktoren steigt dieser Dampf nach oben und versucht den Wiedereintritt in die Eintrittskammer für die Reaktorröhren, wo der Dampf das Gleichgewicht 2,6-Xylenol/Methanol durcheinander bringt. Erfindungsgemäß
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werden durch die Einspritzung der Einspeisung durch Düsen in die Reaktorröhren all diese Probleme vermieden. Die Methode ist einfach und stellt ein hochverläßliches System mit einem Minimum an Betriebsteilen zur Verfügung, das bei herkömmlichen Reaktorsystemen unbekannt ist.
Das Verfahren der Erfindung zur Herstellung von 2,3,6-Trimethylphenol durch Hochdruckmethylierung von 2,6,-Xylenol ist somit dadurch gekennzeichnet, daß man die Methanol/2,6-Xylenol-Einspeisung bei Temperaturen und Drücken hält, die ausreichend sind, um die Einspeisung in einem Reaktorkopf flüssig zu halten, dann die Einspeisung durch Düsenöffnungen zwingt, und die Einspeisung zu einerDampf/Flüssigkeits/Mischphase expandiert, wobei die Einspeisung nach der Expansion im Bereich der Reaktionsbedingungen von Druck und Temperatur vorliegt, während sie sich in Gegenwart des Katalysators befindet, wo die Reaktion stattfindet. Das Verfahren vermeidet die gegenwärtigen Probleme der ungleichmäßigen Einspeisungsgemische und der Verstopfung der Katalysatorröhren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Bei Fig. 1 handelt es sich um einen Vertikalschnitt durch eine erflndungsgemäße Vorrichtung, der das operative Merkmal in Beziehung mit den katalysatorgefüllten Reaktorröhren zeigt. Bei Fig. 2 handelt es sich um einen Längsschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1. In Fig. 3 ist der Zusammenhang zwischen Dampfdruck (in psi) und dem Methanol-Molenbruch in der Einspeisung bei Temperaturen von 275 bis 3500C in 25 Grad-Inkrementen dargestellt. Die Figur beschreibt Dampfdrücke von 2,6-Xylenol/Methanol-Gemisehen.
Die folgende Beschreibung zeigt die Schwierigkeiten beim Erreichen einer im wesentlichen gleichen Verteilung eines Flüssigkeits/Gas-Gemisches über eine vorbestimmte Zone, die sich direkt auf eine Vielzahl von Röhren in einem Röhrenreaktor öffnet, sowie ein Verfahren zur Erzielung eines gleichmäßigen Einspeisungsgemisches im gesamten Reaktor.
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In Fig. 1 tritt die Methanol/Xylenol-Einspeisung, die sich unter ausreichendem Druck befindet, um die Einspeisung in flüssigem Zustand zu halten, wenn die Einspeisung den Vorerhitzer verläßt, in die Vorrichtung durch den Flüssigkeitseinlaß 1 ein, der an einem ersten Gehäuseteil 2 montiert ist. Das erste Gehäuseteil ist flüssigkeits- und gasdicht mit einem Mantel 4 verbunden, der eine Vielzahl von Reaktorröhren 5 umgibt, die im wesentlichen in gewissem seitlichen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei jede Röhre an jedem entgegengesetzten Ende der Röhre durch eine Montageplatte 6 hindurchgeht, die Röhre mit den Montageplatten verbunden und an jedem entgegengesetzten Ende der Röhre verschlossen ist, wobei der Verschluß gas- und flüssigkeitsdicht ist. Jede Röhre enthält einen teilchenförmigen Katalysator auf Aluminiumoxidbasis . Der erste Gehäuseteil 2 ist mit dem Mantel 4 deshalb flüssigkeits- und gasdicht verbunden, um eine für sämtliche Röhren gemeinsame Eintrittskammer zu bilden, wobei diese Eintrittskammer eine flüssigkeits- und gasdichte Kammer darstellt. Zwischen dem Gehäuseteil und dem Mantel befindet sich eine Platte mit mindestens einer öffnung, die sich zu jeder Reaktorröhre hin öffnet, wobei diese Platte in gas- und flüssigkeitsdichter Verbindung mit der Anschlußstelle zwischen dem ersten Gehäuseteil bzw. dem Mantel steht. Jede Röhre 5 ist zumindest teilweise mit einem Katalysator 9 gefüllt, der in den Röhren durch eine Halteeinrichtung 10 gehalten wird, wobei diese Halteeinrichtung so angeordnet ist, daß Flüssigkeiten und Dampf hindurchgehen können. An den entgegengesetzten Enden des Mantels 4, bezogen auf den Gehäuseteil 2, ist in flüssigkeits- und gasdichter Verbindung mit dem Gehäuseteil ein zweiter Gehäuseteil 11 angeschlossen, der eine Auslaßkammer 12, von den Röhren heraus, bildet. Die Reaktionsprodukte der Reaktion verlassen dann den Reaktor durch eine Austrittsöffnung 14. In den Außenwänden der Röhren 5 in einem Mantel 4, der mit Eintritts- und Austrittsöffnungen 15 und 16 ausgerüstet ist, kann eine Wärmeaustauschflüssigkeit umgewälzt werden.
Die Röhren 5 werden mit einem teilchenförmigen Festbettkatalysator gefüllt. Bei Verwendung eines Katalysators kann sich ein Sieb oder
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dergleichen 10 quer über die Platte 6 erstrecken, durch die die Röhren 5 hindurchführen, um das teilchenförmige Bettmaterial 9 zu fixieren. Wenn es sich bei der durchzuführenden Reaktion um die Methylierung von 2,6-Xylenol zur Herstellung von 2,3,6-Trimethylphenol handelt, stellt der Katalysator einen Aluminiumoxidkatalysator dar.
Die Platte 7, die die Öffnungen bzw. Düsen enthält, durch die das verflüssigte Einspeisungsmaterial in die Reaktionsröhren eintritt, ist im einzelnen in Fig. 2 dargestellt. Wenn die flüssige Einspeisung mit der Platte 7 in Berührung kommt, strömt die Flüssigkeit durch die hierin enthaltenen öffnungen 18, wobei die Platte einen Temperatur- bzw. Druckabfall von der Aufstromseite zu der Abstromseite bedingt. Durch diesen Temperaturabfall wird es einem Teil der verflüssigten Einspeisung ermöglicht, eine Verdampfung in ein flüssiges gasartiges Gemisch in den Reaktorröhren bei den gewünschten Reaktionsbedingungen einzugehen, wenn die Reaktion bis zur Vervollständigung fortschreitet. Ein nach außen vorspringender Flansch bzw. Ring 20 dient dazu, die Öffnung bzw. Platte 7 in Position zu halten, wobei der Flansch Öffnungen für eine Vielzahl von Mutter/Schrauben-Anordnungen 21 besitzt, die sich durch entsprechende Bohrungen in der Düsenplatte 7, dem ersten Gehäuseteil 2 und dem Mantel 4 in dieser Reihenfolge zur Erzielung einer flüssigkeits- und gasdichten Verbindung erstreck en.
Die Platte 7 mit den öffnungen 18 enthält mindestens eine öffnung für .jede Reaktorröhre 5. Man sieht deutlich, daß zwischen der Düsengröße und der Temperatur und dem Druck der Einspeisung in den Reaktorkopf 3 eine gegenseitige Abhängigkeit besteht. Die Öffnungsbzw. Düsengröße kann auf die gewünschten Bedingungen abgestellt werden, wobei die Kontrolle, die über die Temperatur-und Druckbedingungen der flüssigen Einspeisung ausgeübt werden kann, mit kleinerer Düsengröße zunimmt.. Die Öffnungsgröße ist in der Praxis ausreichend, um eine Expansion von einer verflüssigten Einspeisung zu einem Dampf/Flüssigkeits-Gemisch in den Reaktorröhren bei den gewünschten Reaktionsbedingungen zu ermöglichen. Da die für die
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Reaktion vorgesehene Einspeisung so lange in flüssigem Zustand gehalten werden muß, bis der Durchgang durch die Düsenöffnung vollständig ist, wird die Öffnungsgröße nach Maßgabe des Abfalles der Temperatur und des Druckes von der Eintrittskammer 3 bis zu den Reaktorröhren 4 bzw. 5 berechnet. Vorzugsweise beträgt die Temperatur in den Reaktorröhren etwa 300 bis 3900C, und der Druck etwa 24,5 bis etwa 105atü. Besonders bevorzugte Reaktionsbedingungen sind 340 bis 3750C und etwa 28 bis etwa 38,5 atü. Normalerweise beträgt das Molverhältnis von Methanol zu 2,6-Xylenol in der Einspeisung etwa 0,1 : 1 bis etwa 1:1.
Die Erfindung betrifft somit auch einen verbesserten Reaktor, enthaltend
(a) eine Vielzahl von Reaktorröhren mit im wesentlichen seitlich versetzter Anordnung zueinander, wobei jede Röhre durch eine Montageplatte an jedem entgegengesetzten Ende der Röhre hindurchführt, und die Röhre mit den Montageplatten verbunden und an entgegengesetzten Enden jeder Röhre verschlossen ist, wobei der Verschluß gas- und flüssigkeitsdicht ist und jede Röhre einen teilchenförmigen Katalysator enthält,
(b) einen Mantel, der die Röhren in flüssigkeits- und gasdichter Verbindung umgibt und Einlaß- und Auslaßöffnungen für die Umwälzung einer Wärmeaustauscherflüssigkeit besitzt,
(c) ein erstes Gehäuseteil an einem Ende der Reaktorröhren, das mit dem Mantel verbunden ist und eine für die Röhren gemeinsame Eintrittskammer bildet, wobei die Eintrittskammer eine flüssigkeits- und gasdichte Kammer darstellt, und
(d) ein zweites Gehäuseteil an den entgegengesetzten Enden der Reaktorröhren, das mit dem Mantel verbunden ist und eine Austrittskammer für die Röhren bildet, wobei die Austrittskammer eine für alle Reaktionsröhren gemeinsame, flüssigkeits- und gasdichte Kammer darstellt, wobei die Kennzeichnung darin besteht, daß eine Platte zwischen dem ersten Gehäuseteil und
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dem Mantel in flüssigkeits- und gasdichter Verbindung eingeschoben ist, wobei die Platte mindestens eine in jede Reaktorröhre führende Düsenöffnung enthält, und die Düsengröße ausreichend ist zur Erzielung eines ausreichenden Druckabfalls auf der Abstromseite der Düse zur teilweisen Verdampfung des Einspeisungsgemxsches zur Erzielung von Reaktionsbedingungen vor dem Inberührungbringen des Katalysators unter bestimmten Bedingungen des Druckes und der Temperatur.
In ähnlicher Weise betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren mit Vorrichtung zur Herstellung von 2,3,6-Trimethylphenol aus 2,6-Xylenol durch Inberührungbringen des Xylenols mit Methanol in Gegenwart von Aluminiumoxidkatalysatoren bei Temperaturen von etwa 300 bis etwa 3900C und Drücken von etwa 24,5 bis etwa 105 atü in einem Röhrenreaktor, das durch eine Optimierung der Molverhältnisse der Reaktanten gekennzeichnet ist, indem man
(a) das flüssige 2,6-Xylenol/Methanol-Einspeisungsgemisch in im wesentlichen Abwesenheit von Aluminiumoxid vorerhitzt,
(b) das Einspeisungsgemisch der Einspritzung und Expansion in die Reaktorröhren unterwirft, die ausreichend Aluminiumoxid zur Katalyse der Reaktion enthalten, wobei die Einspritzung in jede Röhre durch mindestens eine Düsenöffnung ausreichender Größe er folgt, um einen ausreichenden Druckabfall an der Abstromseite der Düsenöffnung zur teilweisen Verdampfung des Einspeisungsgemxsches zur Erzielung der gewünschten Reaktionsbedingungen vor dem Inberührungbringen mit dem Katalysator zu erreichen.
(c) wobei das Vorerhitzen auf eine ausreichend hohe Temperatur erfolgt, um die Reaktionsbedingungen und -drücke nach der Expansion aufrechtzuerhalten.
Es ist somit klar, daß mit dem erfindungsgemäßen Reaktor die Lösung der bisherigen Probleme, nämlich der ungleichmäßige! Einspeisung in die Reaktorröhren mit nachfolgender Verstopfung, der
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Nichtselektivität und der Reaktionsgeschwindigkeiten, möglich ist. Die Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf das Beispiel beschrieben, in dem sich alle Teile- und Prozentangaben auf das Gewicht beziehen, falls nicht anders angegeben. In dem Beispiel sind die Dampfdrücke von Gemischen aus 2,6-Xylenol etwa 99 gew. %iger Reinheit und Methanol bei verschiedenen Temperaturen und Methanolgehalten angegeben. Eine Zusammensetzung mit 10 bis 15 Gew.-% (etwa 30 bis 40 Mol-%) Methanol ist typisch für die in diesen Systemen normalerweise angewendeten Einspeisungen.
Wenn der Druck der Einspeisung oberhalb des Dampfdruckes des Gemisches liegt, tritt eine vollständige Verflüssigung des Stromes ein. Erfindungsgemäß wird der Druck bei Eintritt in die Reaktorröhren oberhalb des Dampfdruckes des Einspeisungsgemisches bei den Reaktionstemperaturen gehalten, wobei die optimalen Reaktionstemperaturen vorstehend beschrieben sind. Die Einspeisung in die Eintrittskammer 3 unterliegt einer Verflüssigung unter normalen Reaktionsdrücken und -temperaturen und Einspeisungszusammensetzungen.
Da diese Reaktionsbedingungen nahe dem kritischen Bereich liegen, sollte beachtet werden, daß die Einspeisungstemperatur oberhalb der kritischen Temperatur des Gemisches gehalten werden kann (die höchste Temperatur in dem System, bei der Dampf und Flüssigkeit miteinander vorliegen können) und die Einspeisung durch Temperaturanwendung als eine Phase gehalten werden kann. Es konnte jedoch gezeigt werden, daß bei diesen Temperaturen die Versetzung der Einspeisung rasch vonstatten geht und in dem ersten Teil des Reaktors unter gewissen Bedingungen die Reaktion durchgehen kann, sofern man nicht spezielle Maßnahmen ergreift, z.B. eine Verdünnung des Katalysators vornimmt. Die kritischen Gemischtemperaturen sind in Tabelle I für 2,6-Xylenol/Methanol-Gemische dargestellt. Bei der erfindungsgemäß interessierenden Temperatur handelt es sich um die sogenannte Cricondentherm, die nur wenig größer als die kritische Temperatur ist, und somit lassen sich bei dem Verfahren der Erfindung die gewünschten Bedingungen adäquat erreichen. Der kritische Faktor bei dem Verfahren der Erfindung
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besteht darin, daß man die Einspeisung unter Druck hält und verhindert, daß Dampf in den Reaktionskopf eintritt, während man in den Reaktorröhren ein Dampf/Flüssigkeitsgemisch hält. Im allgemeinen erlaubt eine kleinere Düsenöffnung einen größeren Temperaturbereich und größere Druckveränderungen als größere Düsenöffnungen.
Beispiel
Ein Einspeisungsmaterial aus 37,5 Molprozent Methanol und 62,5 Molprozent 2,6-Xylenol wird vorerhitzt und dem Reaktor mit einer stündlichen Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit von 4,0 zugeführt. Der Reaktor wird bei einem Druck von 31,5 atü und 355 0C gehalten. Die Düsengröße in den Einlaßöffnungen der Reaktorröhren und die Vorerhitzertemperatur sind so festgelegt, daß (1) der Druck im Kopf größer als der Gemischdampfdruck ist und (2) daß Einspeisungsmaterial nach dem Durchlaufen der Düsen Reaktorbedingungen hat. Der Umsatz an 2,6-Xylenol beträgt etwa 32,1%, bei einer Selektivität bezüglich 2,3,6-Trimethylphenol von etwa 50,5%.
Die kritischen Temperaturen für verschiedene Einspeisungszusammensetzungen sind in der Tabelle zusammengestellt und reichen von 100% 2,6-Xylenol bis 100% Methanol.
Tabelle Einspeisungszusammensetzung Kritische Temperatur (0C)
100% Methanol 239
80 w/o Methanol, 20 w/o 2,6-Xylenol 264
60 w/o Methanol, 40 w/o 2,6-Xylenol 296
40,9 w/o Methanol, 59,1w/o2,6-Xylenol 379
28,2 w/o Methanol, 71,8w/o 2,6-Xylenol 406
14,9 w/o Methanol, 85,1w/o 2,6-Xylenol 417
100% 2,6-Xylenol 428
Die für dieses Beispiel angegebenen Umsätze sind im wesentlichen
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die gleichen, wie in der eingangs erwähnten ÜS-PS 3 979 464. Das Verfahren der Erfindung arbeitet im wesentlichen unter den gleichen Reaktionsbedingungen bezüglich Temperatur, Einspeisungsverhältnisse, Drücke und stündliche Gewichtsraumgeschwindigkeiten. Konsequenterweise ist die Dampf/Flüssigkeits-Verteilung für jede Reaktorröhre im wesentlichen gleichförmig, bezüglich der Verteilung und der Fließeigenschaften, so daß man optimale Umsätze bei einem Aluminiumoxid-Katalysatorbett erhält.
Schließlich wird das Gemisch in den röhrenförmigen Reaktionszonen vorstimmten Flüssigphasebedingungen bezüglich Temperatur, Katalysator und Zeit unterworfen, wobei das erhaltene Reaktionsgemisch aus den Enden der röhrenförmigen Zonen austritt und in der gemeinsamen Austrittskammer gesammelt wird. Das Reaktionsgemisch bzw. Reaktionsprodukt wird dann aus der Austrittskammer durch die Austrittsöffnung 14 ausgetragen.
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Claims (5)

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER CXPL-ING. H. KINKELDEY DR-IMi 281H71 W. STOCKMAIR Oa-ING · AaE (CALTECH) K. SCHUMANN DR RER. NAT. ■ DIPL-PHYS P. H. JAKOB OtPU-INa G.BEZOLD DR R£R ΜΛ.Τ- QPL-CHEM. 8 MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSE 43 15. März 1978 P 12 294 Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von 2,3,6-Trimethylphenol aus 2,6-Xylenol durch Inberührungbringen des Xylenols mit Methanol in Gegenwart von Aluminiumoxidkatalysatoren bei Temperaturen von etwa 300 bis etwa 3900C und Drücken von etwa 24,5 bis etwa atü in einem röhrenförmigen Reaktor, dadurch
gekennzeichnet , daß man das Molverhältnis der Reaktanten in jeder Reaktorröhre dadurch optimiert, daß man
(a) das flüssige 2,6-Xylenol/Methanol-Einspeisungsgemisch in im wesentlichen Abwesenheit von Aluminiumoxid vorerhitzt, während man einen ausreichend hohen Druck aufrechterhält, um das Einspeisungsgemisch in flüssigem Zustand zu halten,
(b) das Einspeisungsgemisch der Einspritzung und Expansion in die Reaktorröhren unterwirft, die ausreichend Aluminiumoxid für die Katalyse der Reaktion enthalten, wobei die Einspritzung in jede Röhre durch mindestens eine Düsenöffnung ausreichender Größe erfolgt, um einen ausreichenden Druckabfall auf der Abstromseite der Düsenöffnung zur teilweisen Verdampfung
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des Einspeisungsgemisches zur Erzielung von Reaktionsbedingungen vor dem Inberührungbringen mit dem Katalysator zu erreichen,
(c) und wobei das Vorerhitzen auf eine ausreichend hohe Temperatur erfolgt, um die Reaktxonstemperatüren und -drücke nach der Expansion beizubehalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion bei Temperaturen von etwa 340 bis etwa 3750C und Drücken von etwa 28 bis etwa 38,5 atü durchführt.
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Molverhältnis der Reaktanten von etwa 0,1 : 1 bis etwa 1,0 : 1 arbeitet.
4. Vorrichtung zur Umsetzung von Stoffen, die Gas/Flüssigkeits-Gemische bei Reaktxonstemperaturen oder Gas/Flüssigkeits-Reaktionsprodukte über Katalysatoren bilden, enthaltend
(a) eine Vielzahl von Reaktorröhren mit im wesentlichen seitlich versetzter Anordnung zueinander, wobei jede Röhre durch eine Montageplatte an jedem entgegengesetzten Ende der Röhre hindurchläuft,.und die Röhre mit den Montageplatten verbunden und an entgegensetzten Enden der Röhre verschlossen ist, wobei der Verschluß gas- und flüssigkeitsdicht ist, und jede Röhre einen teilchenförmigen Katalysator enthält,
(b) einen die Röhren in flüssigkeits- und gasdichter Verbindung umgebenden Mantel mit Einlaß- und Auslaßöffnungen für die Umwälzung einer Wärmeaustauscherflüssigkeit,
(c) ein erstes Gehäuseteil an einem Ende der Reaktorröhren, das mit dem Mantel verbunden ist und eine für die Röhren gemeinsame Eintrittskammer bildet, wobei die Eintrittskammer flüssigkeits- und gasdicht ist, und
(c) einen zweiten Gehäuseteil an dem entgegengesetzten Ende der Reaktorröhren, das mit dem Mantel verbunden ist und eine für die Röhren gemeinsame Austrittskammer bildet, wobei die Austrittskammer flüssigkeits - und gasdicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte zwischen dem ersten Gehäuseteil und
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dem Mantel In flüssigkeits- und gasdichter Verbindung eingeschoben ist, die Platte mindestens eine in jede Reaktorröhre führende Düsenöffnung enthält, und die Düse eine ausreichende Größe besitzt zur Bewirkung eines ausreichenden Druckabfalls auf der Abstromseite der Düse zur partiellen Verdampfung des Einspeisungsgemisches und um einen Durchgang hierdurch zu bewirken, zur Aufrechterhaltung bestimmter Bedingungen des Drucks und der Temperatur vor dem Kontakt mit dem in den Röhren enthaltenen Katalysator.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf die Verwendung von Katalysatoren auf der Grundlage von Aluminiumoxid und für die Herstellung von 2,3,6-Trimethylphenol aus 2,6-Xylenol und Methanol ausgelegt ist.
809B42/U61 U
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