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Verfahren zur Durchführung von chemischen Umsetzungen. Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen durch gemeinschaftliches
Erhitzen zweier oder mehrerer Körper im Schmelzprozeß.
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Verhältnismäßig wenige dieser Prozesse können gegenwärtig in einer
ununterbrochenen Operation durchgeführt werden, und im allgemeinen «erden diese
Prozesse intermittierend durchgeführt, was so geschieht, daß entweder eine erhebliche
Menge einer Mischung in einer Operation erhitzt wird, oder claß man, wenn einer
der Körper bei der benutzten Temperatur flüssig ist, in eine verhältnismäßig große
Menge dieser Flüssigkeit kleine Mengen des oder der anderen Körper allmählich einträgt.
Diese intermittierenden Verfahren haben verschiedene Nachteile, die in der Schwierigkeit
des Erhitzens einer großen Menge der Mischung auf die erforderliche Temperatur auf
einmal bestehen. Dazu kommt als Nachteil der Umstand, daß das Produkt in der erhitzten
Zone und in Berührung mit dem heißen Reaktionsmittel, daß im Überschuß vorhanden
sein kann, zu lange gehalten wird, und daß die Körper, die noch nicht zur Reaktion
gekommen sind, durch die entstandenen Produkte verdünnt werden.
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Es sei beispielsweise auf die übliche Herstellung von synthetischem
Phenol Buch Einwirkenlassen von geschmolzenem Ätznatron und Natriumbenzolsulfonat
verwiesen. Das Äznatron wird in einer großen gußeisernen Pfanne geschmolzen, die
mit einem Rührwerk versehen ist. Das Natriumsalz wird in kleinen Mengen nach und
nach zugesetzt, und die ersten Teile davon werden schnell in Natriumphenat übergeführt.
In dem Maße, wie das Ätznatron verbraucht wird und immer mehr mit den verschiedenen
Reaktionsprodukten verdünnt wird, wird die Reaktion langsamer, da sie proportional
dein Produkt der Konzentration des Ätznatrons und des Benzolsufonats ist. Hieraus
ergibt sich, daß das zuerst gebildete Natriumphenat einer lang ausgedehnten Erhitzung
in Gegenwart von Atznatron und Natriumsulfit unterworfen wird, was die Ausbeute
an Phenol herabsetzt. Da nun die Reaktion gegen Ende sehr langsam wird, ist es nicht
üblich, sie vollständig durchzuführen, so daß ein weiterer Verlust durch das unveränderte
Sulfonat entsteht, das der Reaktion entgeht. Wenn man Ätznatron und Natriumbenzolsulfoiiat
in ein kleines Reaktionsgefäß in genau äquivalenten Mengen einführen könnte, würde
die Reaktion sich immer bei ihrer höchstmöglichen Geschwindigkeit vollziehen, und
die Reaktionsprodukte würden der zerstörenden Wirkung der geschmolzenen Mischung
entzogen und alsbald nach ihr=er Bildung abgekühlt werden.
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Nach der Erfindung sollen Reaktionen
(lieser Art so
durchgeführt «-erden, daß die Mischung der Körper, die aufeinander reagieren sollen,
auf die Oberfläche eines geschmolzenen Metalls oder einer Legierung oder durch diese
hindurchgeführt wird, wobei das Metallbad auf die erforderliche Ternperattrr erhitzt
ist, so daß die Reaktion schnell in jeder Teilmenge des zugeführten Materials vollendet
wird, und (laß das gebildete Produkt entfernt wird und sich nicht mit cler nächst
zugeführten Teilmenge mischt. Die Menge der jeweils durchzuleitenden Körper und
die Geschwindigkeit des Durchleitens werden dabei so eingestellt, daß die Reaktion
genügend vollständig durchgeführt ist, sobald das Material aus dem Bade herauskommt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird aus dem Umstand Nutzen
gezogen, daß, wenn die Mischung einer Fläche zugeführt wird, welche in das Bad eintritt
und durch dieses nicht benetzt wird, die Mischung mit der Fläche in Form einer dünnen
Schicht oder eines Häutchens durch das Metall hindurchgehen und aus dem Bade herauskommen
wir(i, wenn die Fläche heraustritt. So kann beispielsweise die Mischung auf die
Oberfläche von erhitztem geschmolzenen Metall aufgebracht und unter diese Oberfläche
mittels einer umlaufenden Trommel untergebrachtwerden, in welcher (las Material
verbleibt, bis die betreffende Fläche der Trommel wieder aus dem Metall auftaucht.
Dieses Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Ausführung sind in der deutschen
Patentschrift 387146 dargestellt. Die Geschwindigkeit der Trommel wird so eingestellt,
daß die Mischung mit (lein geschmolzenen Metall in Berührung bleibt, bis die gewünschte
Reaktion vollständig oder nahezu vollständig, wie es möglich ist, durchgeführt ist.
Wenn das Produkt an der Trommel sich ansetzt, so kann es von der eingetauchten Fläche
mittels einer Krücke o. dgl. entfernt werden. Wenn es an der Trommel nicht so festsitzt,
kann es so schnell entfernt werden, als es in bezug auf die Oberfläche des geschmolzenen
Metalls gewünscht wird.
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Durch die Erfindung kann ein kontinuierlicher Prozeß mit erhöhter
Ausbeute sowie ein reineres Produkt erhalten werden, während ein Überhitzen des
Gefäßes und des Produktes verhältnismäßig leicht vermieden und bei der Wärmeübertragung
mit großer Wirtschaftlichkeit vorgegangen werden kann.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, Körper dadurch zu erhitzen, daß
man sie in Berührung mit einem Bad von geschmolzenem Metall sich bewegen läßt, aber
bei allen bisher bekannten Verfahren ist die Veränderung, die bisher erstrebt -wurde,
eine einfache Zersetzuni oder Destillation, beispielsweise die Bildung von flüchtigen
Kohlenwasser stoffen aus Schiefer oder die Verkokung von tierischem oder- pflanzlichem
Material. Bei derartigen Reaktionen ist die technische Schwierigkeit, die gemäß
der Erfindung überwunden wird, nicht vorhanden, da die Zersetzungsprodukte nicht
schädlich durch die Gegenwart des Ausgangsmaterials beeinflußt werden, (las der
Zersetzung noch nicht unterlegen hat. Beispiele. r. Eine Mischung von 5,q.kg Natriumbenzolsulfonat
-- (mit einem Gehalt von 0,4 kg Wasser) und der äquivalenten Menge gepulverten Ätznatrons
wird der Oberfläche eines Bades von geschmolzenem Metall zugeführt, das auf etwa
310 bis 32o° C erhitzt ist und eine eiserne Trommel enthält, die während ihrer Umdrehung
teilweise in das geschmolzene Metall eintaucht, wie in der Patentschrift 387i¢6
beschrieben. Die Zufuhr des Reaktionsgemisches findet auf der Seite des Abwärtsganges
der Trommel statt. Die Mischung wird durch das geschmolzene Blei als dünne Schicht
zwischen der Trommel und dein Blei hindurchgeführt. Die Mischung kommt aus dem geschmolzenen
Blei, teilweise an der Trommel anhängend, wieder heraus und wird von ihr reit einem
Abstreicher entfernt; teilweise schwimmt die Mischung auf der Oberfläche des Bleis,
von welcher sie durch irgendein Gerät entfernt wird, um nun in bekannter Weise zwecks
Isolierung des Phenols weiterbehandelt zu werden. Die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Trommel wird so gewählt, daß die auf ihr befindliche Mischung etwa 15 bis
30 Sekunden mit dem Blei in Berührung steht. In einem Fall, wo die Eintauchdauer
der Mischung 25 Sekunden betrug und das behandelte Material auf der Oberfläche des
geschmolzenen Metalls für einen weiteren Zeitraum von 35 Sekunden verblieb, bevor
es aus dem Bade entfernt wurde, hat sich herausgestellt, daß die erhaltene Schmelze
Natriumphenat und Natriumsulfit in äquivalenten Mengen enthielt und frei von Natriumkarbonat
war, was bedeutet, daß die Reaktion ohne Bildung vor. Nebenprodukten vor sich ging.
Das Gewicht des erhaltenen Phenols war 2,54 kg oder fast 98 Prozent der theoretischen
Ausbeute. Bei der Destillation wurden 2,o3 kg reines Phenoi erhalten.
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2. Wenn der Schrnelzprozeß darin besteht, ciaß ein Körper mit einem
Metall erhitzt werden soll, und es durchführbar ist, dieses Metall in Form eines
Bades zu verwenden, so läßt sich die Erfindung mit besonderem Vorteil anwenden.
So genügt es beispielsweise zur Herstellung von Natriumnitrit durch Schmelzen von
Natr iumnitr at mit Blei, daß
inan das gepulverte N atriumnitrat
dem Blei-1>ade in der Art, wie im Beispiel i beschrieben, zuführt, so daß es zwischen
der Oberfläche der eisernen Trommel und des Bleis geführt «-ird. Der Überzug von
Nitrat auf der Trommel ist so dünn, daß, wenn die Temperatur des Bades ungefähr
45o° C beträgt, 3 bis 5 Sekunden Berührungsdauer desNitrats mit dem Blei genügend
ist, um eine Mischung von Natriumnitrit mit Bleioxvd herzustellen, welche von der
Trommel, falls nötig, abgeschabt wird und von der Oberfläche des Bleis entfernt
wird, um in der bekannten Weise ausgelaugt zu werden. Da Blei dem Bade durch die
Reaktion entnommen wird, muß frisches Blei von Zeit zu Zeit zugeführt werden, um
:len Flüssigkeitsspiegel des Bades aufrechtzuerhalten.