DE404998C - Verfahren und Vorrichtung zur teilweisen Oxydation von organischen Verbindungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur teilweisen Oxydation von organischen Verbindungen. Die Erfindung betrifft ein Zerfahren und eine Vorrichtung zur teilweisen Oxydati,)n von organischen Verbindungen, besonders Kohlen Wasserstoffen, durch ein Sauerstoff enthaltendes Gas in Gegenwart eines Katalcsators, wobei eine konstante Reaktionstemperatur in der Katalvsatoreilinasse aufrechterlialten wird. Zur Erreichung dieses Zieles werden Rohre, die Hochsiedende Flüssigkeit°ii, z. B. Quecksilber, enthalten und nach Art der bekannten Verdampfungsbäder mit Riickflußkühler angeordnet sind, in der Katalysatorenmasse gleichmäßig verteilt. Der Siedeputila der hochsiedenden Flüssigkeit in diesen [touren gibt ungefäht die Temperaturgrenze an, his zu welcher (lie Reaktionswärme ini Höchstfalle steigen kann, da alle darüber liiiiaus entwickelte Wärme als latente Verdampfungswärme absorbiert wird. Gleichzeitig kann die Höhe der Reaktionstemperatur verschoben %%-erden, indem man durch Ändertlug des Damnfdrttekes in den Rohren den Siedepunkt der Flüssigkeiten erhöht oder erniedrigt.
• Auf der beiliegenden "Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens beispielsweise veranschaulicht. Eis isst Abb. i ein Querschnitt; Abb. 2 ist e7111 Querschnitt durch eine allgeänderte Form der Vorrichtung.
• In Abb. i ist ein Behälter i finit einer perforierten Platte 2 versehen, auf welcher eine Lage des K3tal_vsators 3 oder ein Träger, z. B. Bimsstein oder Asbest, für diesen Katalvsatr)r angeordnet ist. Die elektrische Heizquelle ist mit .1 bezeichnet. An ihrer Stelle kann auch eine Heizschlange miit heißem Öl oder eine andere Heizquelle treten, die die gewünschte Wirkung hervorbringt. Die Röhren 5 mit geschlossenen Enden reichen in den Katalysator 3 oder in den Träger für den Katalysator. Die oberen Enden der Röhren 5 enden in einen l Kopfstück 6, «-elches niit einer Pumpe ; verbunden werden kann. Die Pumpe 7 kann dazu benutzt werden, ein Vakuum oder einen Druck in den Röhren zu erzeugen oder ein Gas, vorzugsweise ein neutrales, von einer Quelle, rlie nicht gezeichnet ist, einzuführen. Ein Ventil L' in der Röhre P kann, wenn gewünscht, geschlosseil werden, nachdem die Pumpe 7 die gewünschten Bedingungen in <lern Röhreivsystem geschaffen hat. Die unteren Endea der Röhren 5 sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, welche verdampft, in den oberen Enden der Rühren 5 oder in <lein Kopfstück 6 kondensiert werden und dann in die unteren Enden zurückfließen. kann. Ein Deflektor 8 ist in dein unteren Teil des Behälters i angcordtiet, der einen Eimaß 9 aufweist und die Verteilung der Gase über die gesamte Katalvsatorenfläche veranlaßt. Der Behälter i ist von einem -Mantel oder Gehäuse io mnit einer Scheidewand i i und einem Auslaß 12 tinigeben.
• In der in Abb.2 gezeigten Ausführungsform ist der Behälter il mit einem Auslaß i21 versehen, und ein Rohr 13 führt von fie?n Mantel i.[, welcher den oberen Teil der Miren 51 umgibt, zu dem Einlaß cgl. Die andere-i in Abb. 2 gezeigten Teile sind ähnlich den entsprechenden Teilen der Abb. i.
• Der Arbeitsvorgang gemäß Abb. i ist folgender: Die Reaktionsmischung wird durch den Eimaß 9 in den Behälter i gebracht, wo sie mit den. Katalysator 3 in Berührung kommt. Wenn notwendig, bringt die Heizquelle .4 die Temperatur zuerst auf die erforderliche Höhe, um die katalytische Oxydation einzuleiten, welche exotherm verlaufen soll. Der Katalysator 3 wird heiß, und die Wärme wird durch die Wände der Röhren 5 zu der in den Röhreil enthaltenen Flüssigkeit geleitet, wodurch letztere zum Sieden gebracht wird. Der Dampf steigt in den Röhren 5 empor und, da die oberen Enden der Röhren in irgendeiner passenden Weise gekühlt sind, so wird der Dampf kondensiert und tropft in die unteren Enden der Röhren 5 zurück. Die Flüssigkeit in den Röhren wird nicht über ihren Siedepunkt erhitzt, weil ein Steigen der Wärmeinenge, die auf die Flüssigkeit übertragen wird, nur ein stärkeres Sieden herbeiführt, ohne die Temperatur zu erhöhen. Der Druck in (lein Röhrensystem kann durch die Pumpe 7 geändert werden, wodurch die Temperatur bei welcher die Flüssigkeit siedet, geändert wird. Nachdem die Reaktionsmischung durch die katalytische Zone hindurchgegangen ist. geben die Reaktionsprodukte aufwärts, dann über die Scheidewand i i abwärts und treten aus dein Auslaß 12, aus, so daß sie gesammelt «-erden können. Das Verfahren gemäß Abb. 2 ist das gleiche wie das eben für Abb. i beschriebene, abgesehen davon, daß die Reaktionsmischung durch den Mantel 14 geleitet wird, um an den Röhren 5 vorgewärmt zu werden, bevor sie mit dem Katalvsator 31 in Berührung kommt. Die Reaktionsprodukte treten durch den Auslaß 12' aus.
• Eine besondere Anwendung dieser Erüiidung ist die Oxydation von Naphthalin zu Plitalsäure in Anwesenheit vorn Vanadiunioxyd als Katalysator. Durch Versuche ist festgestellt worden, daß die vorteilhafteste Temperatur, bei welcher diese Reaktion ausgeführt werden kann, ungefähr 375° C ist. Sehr viel höhere Temperaturen lassen die Oxydation zu weit fortschreiten; bei sehr viel niedrigeren Temperaturen wird die Reaktion nicht ausgiebig genug verlaufen. Quecksilber siedet bei 357' C, -so daß, wenn eine Mischung eines Sauerstoff enthaltenden Gases und Naphthalin in der Dampfphase zu dem Katalvsator eintritt, die exothernie Reaktion bei der Erzeugung von Phtalsäure die Temperatur hinreichend steigern und fortlaufend für eine genügende Wärmemenge sorgen wird, wobei dann die Übertragung der überschüssigen Wärme von dem Katalysator 3 auf das Quecksilber in den Röhren 5 mit genügender Schnelligkeit stattfindet, um die Temperatur des Katalysators auf oder nahe der richtigen Temperatur von 375° C zu halten. Die Temperatur wird bis zu einem gewissen Grade selbsttätig geregelt werden; denn wenn mehr Wärme entwickelt wird, siedet das Ouecksilber stärker und leitet die Hitze schneller weiter. Die Oberflächen der Röhren 5 werden so groß gemacht, daß der ganze Dampf kondensiert werden kann, und der in den Röhren aufrechterhaltene Druck wird derart bemessen, daß der Siedepunkt des flüssigen O_uecksilbers aufrechterhalten wird und mithin auch der Katalysator auf der genauen Temperatur stehenb@leibt. Man kann auch in die Röhren 5 ein indifferentes Gas, z. B. Stickstoff, einführen, um die Oxydation der Flüssigkeit zu verhindern, Bei der Anwendung von Quecksilber liegen indes die Reaktionstemperaturen ?meist oberhalb des Zersetzungspunltes von Quecksilberoxyd, so daß die Einführung eines indifferenten Gases unnötig wird. Weitere Beispiele von chemischen Reaktionen, bei welchen diese Erfindung anwendbar ist, sind außer der Oxydation von N aplithalin z. B. die Oxydation von Antliracen zu Anthrachinonen, von Toltiol zu Benzoesäure und Benzaldehyd, Benzol zti M_aleiasäure, Äthylalkohol zu Acetaldehyd (v g1. hierzu z. B. die Patentschriften 2038.18 und 36589d).

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur teilweisen Oxydation von organischen Verbindungen, besonders K ohlemvasserstoffen, durch ein Sauerstoff enthaltendes Gas in Gegenwart eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man eine gleichmäßige Reaktionstemperatur in der Katalysatormasse dadurch unterhält, daß man hochsiedende Flüssigkeiten, besonders Quecksilber, enthaltende Rohre, welche nach Art der bekannten Verdampfungsbäder mit Rückfiuß-kühler angeordnet sind, in der Kataly satorenmasse gleichmäßig verteilt.
2. 2. Die Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch i bei der bekannten Oxydation von Naphthalin zu Phtalsäureanlivdrid, besonders unter Benutzung von Vanadiumoxy d als Katalysator und bei einer Temperatur von ettva 375° C.
3. 3. Die Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch i bei der Herstellung v,an Maleinsäure durch teilweise Oxydation von Benzol. .1.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der Rohre (5) in einem Verbindungsrohr «-» endigen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (6) an eine Pumpe angeschlossen ist, um den Dampfdruck in den Röhren zu ändern.