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Verfahren zur Herstellung von Essigsäure Es wurde gefunden, daß sich
die Oxydation von Acetaldehyd zu Essigsäure mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden
Gasen in sehr vorteilhafter Weise ausführen läßt, wenn man einen in Zonen geteilten
Reaktionsraum verwendet, in dessen unterem Teil die Oxydation erfolgt, während die
darüber angeordnete Waschzone zur Vermeidung des Entweichens größerer Mengen von
Essigsäure und nicht umgesetztem Aeetaldehyd mit aldehydfreier gekühlter Essigsäure
im Kreislauf gespeist wird, wobei der ganze Reaktionsraum mit Essigsäure gefüllt
ist und der Acetaldehyd zusammen mit Sauerstoff oder diesen enthaltenden Gasen von
unten her durch die gesamte Flüssigkeit hindurchstreicht. Es hat sich nämlich gezeigt,
daß die Oxydation, besonders wenn sie in kontinuierlichem Verfahren ausgeführt wird,
in vielen Fällen nicht quantitativ durchgeführt werden kann. Die gebildete Essigsäure
enthält stets noch geringe Mengen Aldehyd, und da .,dieser einen sehr niedrigen
Siedepunkt hat, entweichen, sofern man nicht besondere Maßnahmen anwendet, beträchtliche
Mengen Acetaldehyd mit dem Abgas aus der Oxydationsapparatur. In besonders hohem
Maße ist das der Fall, wenn man mit Gasen arbeitet, die neben Sauerstoff noch Fremdgase
enthalten, z. B. bei der Anwendung von Luft als Oxydationsmittel. Ordnet man nun
oberhalb der eigentlichen Reaktionszone eine kältere Zone an, so ist die Menge des
entweichenden Acetaldehyds bzw. auch der Essigsäure wesentlich geringer. Besonders
vorteilhaft ist es, eine Anordnung derart zu treffen, daß-sich in der oberen gekühlten
Zone eine möglichst aldehydfreie Säure befindet, was man beispielsweise erreichen
kann, wenn man der Apparatur von einer möglichst hohen Stelle Säure, die frei von
Aldehyd ist, zuführt. Diese Säure kann man erhalten, wenn man z. B. einen Teil des
Produktes laufend abführt, destilliert und, zweckmäßig in einer Kolonne, den Essigsäuredampf
von in ihm vorhandenem Aldehyd trennt. Man erhält als Destillationsrückstand Säure,
die frei von Aldehyd ist, aber noch den Katalysator enthält, falls ein solcher angewandt
wurde. Diese katalysatorhaltige Säure wird gekühlt und dem oberen Teil der Apparatur
zugeführt.
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Die Bildung von Zonen wird dadurch herbeigeführt, daß man an der Grenze
der heißen Reaktionszone und der gekühlten oberen Zone Einrichtungen anordnet, die
ein Vermischen der Stoffe erschweren oder verhindern, z. B. Querschnittsverringerungen
oder ventilartig wirkende Vorrichtungen, die dem Gas den Durchtritt ermöglichen,
die Flüssigkeit jedoch zurückhalten, z. B. Kugelventile. Häufig ist es zweckmäßig,
das Produkt vom unteren
Teil der oberen Zone abzunehmen und es dem
unteren Teil der heißen Reaktionszone zuzu= führen.
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In der anliegenden schematischen Zeichnung ist eine §für die Ausführung
des Verfahrens geeignete Apparatur dargestellt.
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Das Reaktionsgefäß ist aus zwei Teilen i und a, die die einzelnen
Zonen bilden, zusammengesetzt. Diese beiden Zonen sind nahezu völlig mit Essigsäure
angefüllt. Durch das RückschIagventil3 sind sie voneinander getrennt. Der zu oxydierende
Acetäldehyd wird von unten bei 12 und der Sauerstoff bei 13 durch eine Siebplatte
16 in die Reaktionszone eingeführt. Es findet dort eine rasche Umsetzung unter hoher
Wärmeentwicklung statt. Es ist hierbei zweckmäßig, für Abführung der überschüssigen
Wärme durch einen Thermosiphonkühler 21 zu sorgen. Die Restgase, bestehend aus überschüssigem
Sauerstoff, Stickstoff und Kohlensäure, steigen durch die ganze Flüssigkeitssäule
der Reaktionszonen i und $ in die Höhe und entweichen bei g. Durch Überlaufrohr
5 wird kontinuierlich Essigsäure nach dem Verdampfer 14 abgeführt. In dem Verdampfer
14 erfolgt eine Verdampfung derart, daß das Flüssigkeitsniveau ständig auf gleicher
Höhe bleibt, während dauernd ein Teil der Säure durch den Kühler 15 auf etwa Normaltemperatur
herabgekühlt und durch die Pumpe 2o und Rohr 6 nach dem oberen Teil der Reaktionszone
2 geleitet wird. Die aus 14 entweichenden Dämpfe, bestehend aus Säure und Aldehyd,
gelangen durch -das Rohr 7 in die Kolonne 22 mit Dephlegmator 18,
aus der oben die Aldehyddämpfe durch das Rohr 8 in den Kühler i9 gelangen, wo die
Kondensation stattfindet. Durch das Rohr io fließt der AL-dehyd zu dem Einlauf iz,
wird dort mit frischem Aldehyd vermischt und von neuem der Reaktion unterworfen:
Die in der Kolonne kondensierte reine Essigsäure fließt in den Kühler 17 und kann
bei ri .abgezogen werden.
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Es ist zwar bekannt, bei der Herstellung von .Essigsäure durch Oxydation
von Acetaldehyd .eine Apparatur zu verwenden, die in zwei Zonen eingeteilt und mit
Füllkörpern versehen ist, wobei von oben her über die Füllstoffe.reine Essigsäure
oder eine Aufschlämmung von Essigsäure mit einem geeigneten Kätalysatör herabfließt,
während von unten her aufsteigend ein Gemisch von Acetaldehyd und Sauergfoif - entgegenströmt
und gleichzeitig die unterste Zone auf etwa ioo° geheizt wird. Bei dem vorliegenden
Verfahren kommt dagegen eine Reaktionskolonne zur Anwendung, die zwar auch in eine
Reaktions- und eine Waschzone abgeteilt ist, aber vollständig mit Essigsäure angefüllt
ist. Durch diese Anordnung werden zusammenhängende Gasräume vollständig vermieden
und damit die Ursachen für Explosionen während des Betriebes ausgeschlossen, Das
beschriebene .Verfahren gestattet bei sehr guter Raumzeitausbeute und geringen Bedienungskosten
ein vollständig gefahrloses Arbeiten.