DE421215C - Verfahren zur Herstellung von Methylalkohol und Formaldehyd aus Methan - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Methylalkohol und Formaldehyd aus Methan

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DE421215C
DE421215C DEB107556D DEB0107556D DE421215C DE 421215 C DE421215 C DE 421215C DE B107556 D DEB107556 D DE B107556D DE B0107556 D DEB0107556 D DE B0107556D DE 421215 C DE421215 C DE 421215C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/48Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxidation reactions with formation of hydroxy groups
    • C07C29/50Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxidation reactions with formation of hydroxy groups with molecular oxygen only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/33Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von rifethylalkohol und Formaldehyd aus Methan. Es ist bereits bekannt, Formaldehyd durch Erhitzen von Methan mit wechselnden Mengen von Sauerstoff oder Luft, auch mit mehr als i Mol. auf i Mol. Methan herzustellen, wobei metallische Katalysatoren, wie Kupfer, Nickel, Silber, Platin, bei etwa 5oo bis 6oo° verwendet wurden (U 11 m a n n , Enzyklopädie der technischen Chemie, Bd. 5, S. 58z). Man hat ferner eine Mischung von 3 Teilen Methan und 4 Teilen Sauerstoff über organische Katalysatoren bei 5o° geleitet. Man hat auch eine Mischung von 3 Teilen Methan und 2o Teilen Sauerstoff mit Metallpaaren als Katalysatoren auf i 5o bis 2oo° erhitzt. Alle diese Verfahren arbeiteten unter gewöhnlichem Luftdruck. Man hat nach der Patentschrift 16829r nichtmetallische, anorganische Katalysa`oren angew °nde:, aber lediglich in Gegenwart von N#'asserdampf. Bone, Journ. Chem. Soc. 83, S. 1074, hat Methan in Gegenwart poröser Porzellanscherben bei 4oo bis 5oo° wiederum unter gewöhnlichem Luftdruck oxydiert. Nach der Patentschrift 286731 wird in Gegenwart von Metallen bei 15o bis 2oo° unter gewöhnlichem Luftdruck oxydiert. Unter gewöhnlichem Luftdruck wird auch nach der Patentschrift iogoi4 u. a. mit nichtmetallischen Katalysatoren gearbeitet.
  • Das vorliegende Verfahren besteht darin, daß man Methan mit porösen anorganischen nichtmetallischen Kontaktstoffen unter Vberdruck oxydiert. Die Reaktionsprodukte werden nach der Umsetzung unter unmittelbarer Aufhebung des Druckes sofort abgekühlt und kondensiert. Dieses Abschrecken ist an sich auch auf dem in Betracht kommenden Gebiete bekannt (s. Chem. Zentralbl. 1911, Bd. i, S. 1-1,1.t, Abs. i, die britische Patentschrift 1561-.8, bes. Anspruch i, die schweiz. Patentschrift 74843 und die Patentschrift 350922, bes. Anspruch i). Man verwendet außerdem bei dem vorliegenden Verfahren Überschüsse an Sauerstoff, die gleichfalls bei dem Verfahren unter gewöhnlichem Druck bekannt sind (s. die Patentschrift 16829i, S.2, Zeile 52 bis 55, Patentschrift 214155, bes. S. 2, Zeile 57 und 58_ und Patentschrift 286;31, S. i, Zeile 65 bis S. 2, Zeile 3). Die bei dem Verfahren verwendeten Temperaturen von etwa 6oo bis xooo° (Rotglut) sind auch bereits für die Oxydation von Methan angewendet, aber nicht bei der Oxydation unter erhöhtem Druck. Die Gase werden nur während der Reaktion, also in kurzer Strecke, erhitzt und nach erfolgter Reaktion gekühlt, was auch für sich bei der Herstellung von Formaldehyd bekannt ist. Man hebt während des Kühlens oder nach oder vor dem Kühlen den Druck auf. Die Kühlung kann von außen erfolgen oder durch Leiten über poröse, gegebenenfalls gekühlte Stoffe, die mit den Katalysatoren identisch sein können, stattfinden. Die gebildeten Reaktionsprodukte können nach ihrem Austritt aus dem Katalysator durch einen. in anderer Richtung wie der Gasstrom vorbeistreichenden Luft-, Gas- oder Dampfstrom, gekühlt oder abgeleitet werden. Um das Reaktionsgemisch unter Druck der Einwirkung des erhitzten Kontaktmittels auszusetzen, kann der Reaktionsraum mit einer porösen oder durchlochten Platte abgeschlossen werden, deren Poren oder Öffnungen im Verhältnis zu dem lichten Durchmesser des Kontaktraumes klein sind.
  • An Stelle von Sauerstoff oder Luft kann auch ozonisierte Luft verwendet werden. Die Schicht des Katalysators kann die Dicke von wenigen Millimetern betragen. Als Katalysa-:oren können beispielsweise Bimsstein, Ziegelbrocken, hochporöse Schlacke, Tonscherben, gebrannter Ton, Asbest, Quarzsand, Schlakkenwolle verwendet werden. Diese Stoffe können auch zum Kühlen der Gase benutzt werden, wobei man auch andere Stoffe, als für die Katalysatoren angewendet waren, anordnen kann.
  • Es ist vorteilhaft, zu den Katalysatoren Stoffe hinzuzugeben, welche bei gewöhnlichen oder mäßig erhöhten Temperaturen Wasser aufnehmen und dasselbe bei höherer Temperatur wieder abgeben. Derartige Stoffe sind beispielsweise Oxyde oder Hydroxyde der Alkalien oder alkalischen Erden sowie Salze, welche Wasser binden, wie z. B. Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Kupfersulfat in wasserfreiem Zustande. Man kann diese Stoffe als Schicht auf dem Katalysator anordnen oder ihn damit tränken. Die Stoffe können auch hinter dem erhitzten Katalysator angeordnet werden.
  • In der Zeichnung ist beispielsweise eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens veranschaulicht.
  • Abb. i ist ein senkrechter Längsschnitt durch eine derartige Einrichtung, Abb. z ein Schnitt senkrecht zu i.
  • Abb.3 ist ein Längsschnitt durch einen anderen Apparat.
  • a ist ein Porzellanrohr von etwa 15 mm lichter Weite und etwa 5 cm Länge, welches mit dem Kontaktkörper gefüllt ist. b ist eine Abschlußplatte, welche mit einer Anzahl von engen Öffnungen versehen ist, und zwar beträgt die Gesamtdurchlaßfläche der öffnungen etwa. 1/1o der lichten Rohrweite. Hierdurch wird bewirkt, daß in a stets ein überdruck herrscht. c ist ein offenes Rohr, welches in eine mit Wasser oder einem anderen Absorptionsmittel gefüllte Vorlage d hineinragt, welche mit einem Stutzen e an eine Vakuumleitung angeschlossen werden kann.. Das Rohr c ist oben offen, so daß durch dieses unter der Einwirkung des Vakuums dauernd ein lebhafter Luftstrom an der Platte b vorbeigeleitet wird, welcher die eintretenden Gase verdünnt und sofort abkühlt. Statt Vakuum kann natürlich auch komprimierte Luft durch das Rohr c und die Vorlage d geleitet werden. In Abb.2 ist der gleiche Apparat im Schnitt senkrecht zu Abb. i dargestellt.
  • Abb. 3 stellt eine andere Ausführungsform der Apparatur dar. f ist ein Rohr aus einem hitzebeständigen, schlechtleitenden Material, wie Porzellan, Schamotte o. dgl., von etwa 5o cm Länge und etwa 15 mm lichter Weite. Bei g ist in dieses- Rohr eine stark poröse oder mit Bohrungen von wenigen Hundertstel Millimetern Durchmesser versehene Platte, beispielsweise aus gebranntem Ton, Schamotte o. dgl., eingesetzt, welche mit Hilfe des elektrischen Stromes auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird. Bei h ist das Rohr mit porösem Material, beispielsweise Tonscherben, Bimssteinstücken usw., gefüllt. Beispiel i. Das Rohr a in Abb. i und 2 wird mit Tonscherben gefüllt, welche mit einer verdünnten Lösung von \atriumhydroxyd getränkt und getrocknet wurden, und in geeigneter Art ganz oder teilweise erhitzt. Hierauf wird unter einem Überdruck von etwa i/., bis i/2 Atm. ein trockenes oder feuchtes Gemisch von i Teil Methan mit 2o Teilen Luft mit einer Geschwindigkeit von etwa i bis 2 1 in der Minute durchgeleitet. Gleichzehig wird bei e mit Hilfe einer Vakuumpumpe durch die mit Wasser gefüllte Vorlage d aus dem Rohr ein lebhafter Luftstrom durchgesaugt, welcher die bei b entweichenden Dämpfe mitführt. Es entsteht so in guter Ausbeute ein mit wenig :Methylalkohol verunreinigter Formaldehyd. Das bei e entweichende, nicht umgesetzte Methan kann in bekannter Weise in den Vorgang zurückgeführt werden, oder es bann unter Umständen nach Zugabe von frischen Heizstoffmcngen zur Beheizung des Rohres a verwendet werden.
  • Bei Verwendung eines Gasgemisches aus 5 1 Methan. die bei o' und 76o mm Druck 3,5 3 4. g wiegen, und 9 5 1 Luft erhält man eine Ausbeute von 2,o23 g Formaldehyd (= 30 Prozent Ausbeute) und 0,72 1 Methylalkohol (= io Prozent Ausbeute). -Die Ausbeute berechnet sich stets auf die theoretisch zu erhaltende Menge Formaldehyd bzw. Methylalkohol des angewandten Methans. Beispiel 2. Bei Verwendung eines Gasgemisches aus 6 1 Methan, die bei o° und 76 mm Druck ¢,325 g wiegen und 9o 1 Luft erhält man eine Ausbeute von 2,o3 i g Formaldehyd (= 25 Prozent Ausbeute) und 4302 g Methylalkohol (= 15 Prozent Ausbeute). Die Kühlung durch Anwendung eines in anderer Richtung wie die austretenden Reaktionsprodukte vorbeistreichenden Luft-, Gas-oder Dampfstromes ist wirksamer, als wenn man den Luft- usw. Strom in der gleichen Richtung leiten würde, wie sie die Reaktionsgase innerhalb der Reaktionsröhren hat. Es werden Wirbel erzielt, wodurch eine gründliche Mischung der heißen Gase mit den kühleren und dementsprechend eine gründlichere Kühlung stattfindet. Es genügt, wenn der Gegenstrom überhaupt eine andere Richtung wie die Reaktionsgase haben, beispielsweise kann -er rechtwinklig sein.
  • Die Albschließung des Reaktionsraumes mit einer porösen oder durchlochten Platte gestattet den für das Verfahren notwendigen Druck leicht aufrechtzuerhalten. Die Abschlußplatte hat enge Öffnungen, wodurch erreicht wird, daß in dem Reaktionsraum stets ein Überdruck herrscht.

Claims (3)

  1. PATENT-ANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Methylalkohol und Formaldehyd durch katalytische Oxydation von Methan mittels Sauerstoffs oder sauerstoffhaltiger Gase bei höherer Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß Methan in Gegenwart überschüssigen Sauerstoffs bei Rotglut kurze Zeit unter Überdruck mit porösen anorganischen, nicht metallischen Kontaktstoffen, denen wasserbindende Mittel zugesetzt sein können, in Berührung gebracht wird und darauf die Reaktionsprodukte nach der Umsetzung unter unmittelbarer Aufhebung des Druckes sofort abgekühlt und kondensiert werden.
  2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildeten Reaktionsprodukte nach ihrem Austritt aus dem Katalysator durch einen in anderer Richtung wie der Gasstrom vorbeistreichenden Luft-, Gas- oder Dampfstrom gekühlt oder abgeleitet werden.
  3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Zweck, das Reaktionsgemisch unter Druck der Einwirkung des erhitzten Kontaktmittels auszusetzen, der Reaktionsraum mit einer porösen oder durchlochten Platte abgeschlossen wird, deren Poren oder Öffnungen im Verhältnis zu dem lichten Durchmesser des Kontaktraumes klein sind.
DEB107556D 1922-12-09 1922-12-09 Verfahren zur Herstellung von Methylalkohol und Formaldehyd aus Methan Expired DE421215C (de)

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