-
Verfahren zur Umsetzung von organischen Flüssigkeiten mit. Gasen oder
Dämpfen Es ist bereits ein Verfahren zur Umsetzung von organischen Flüssigkeiten
mit Gasen oder Dämpfen bekannt, bei dem die Flüssigkeit gleichzeitig mit den Gasen
von-unten in ein mit Füllkörpern versehenes-Gefäß eingeführt, im Innern des Gefäßes
verschäumt und alsdann im oberen Teil, eventuell nach ihrer Trennung von den Gasen,
abgeführt wird. Die Flüssigkeit kann. hierbei auch mehrmals im Kreislauf durch dasselbe
GefäB oder durch mehrere hintereinandergeschaltete Reaktionsgefäße geführt werden.
Dieses Verfahren kommt insbesondere für die Oxydation von gescbmolzenem -Paraffin
mit Luft, für EIydrierungen, Chlorierungen und überhaupt für solche Verfahren in
Betracht,. bei denen es auf ein inniges und gleichmäßiges Mischen der Reaktionskomponen;ten
ankommt.
-
Um nun eine innige Berührung der Gase mit den Dämpfen und die gewünschte
Schaumphase zu erreichen, ist es hierbei vielfach-erforderlich, mit einem kräftigen
Gasstrom, also mit großem Gasüberschuß, zu arbeiten.
-
Dies bedingt aber. einen erheblichen Aufwand an Energie für die Förderung
des Gases.
-
Es wurde nun gefunden, daß man das. Verfahren vorteilhaft in der
Weise ausführen kann, daß man die Flüssigkeit mit den Gasen oder Dämpfen in..fein
verteilter Form im Gleichstrom durch eine aus zwei oder mehreren, zweckmäßig übereinanderliegenden
Kammern bestehende Kolonne derart hindurchführt, daß ein Rückfluß der Flüssigkeit
in die vorhergehende Kammer nicht stattfindet Man gibt zweckmäßig Gas und Flüssigkeit
zusammen oben auf - die -Kolonne so auf, daß die Reaktionskomponenten langsam -durch
die einzelnen Kammern von nuten nach oben hindurchsprudeln. Gas und Flüssigkeit
-werden während des-Durchströmens durch die Kolonne hierbei jeweils gemeinsam in
die nächste Kammer übergeführt. Erst nach dem Austritt aus der letzten Kammer, also
nach der völligen Beendigung der Reaktion, findet dann die Trennung von Gas. und
Flüssigkeit statt.
-
Für das vorliegende- Verfahren können die mit der Flüssigkeit umzusetzenden
Gase oder Dämpfe auch in verdünntem Zustande angewandt werden. Diese Arbeitsweise
kommt -inshesondere -in solchen Fällen in Betracht, bei. denen bereits .entstandene
Reaktionspro--dukte bei der -weiteren Behandlung nicht umgesetzter Flüssigkeit leicht
mit den Gasen oder Dämpfen in Reaktion treten oder in unerwünschter Weise verändert
werden. Die Flüssigkeiten finden nämlich beim Durchgang -durch die Kolonne immer
mildere Bedingungen, indem sie durch den Verbrauch an - Reaktionsgas stets mit verdünnteren
Gasen in
Reaktion treten, wodurch eine weitgehende Schonung des
Reaktionsgutes stattfindet.
-
Das Verfahren läßt sich auch unter Druck ausführen, wobei ein sich
über die einzelnen Kammern erstreckendes Druckgefälle aufrechterhalten werden kann.
-
Auf beiliegender Zeichnung ist eine beispielsweise für die Oxydation
von Paraffin mit Luft geeignete Vorrichtung dargestellt.
-
Durch das Rohr 24 (vgl. Fig. I) tritt geschmolzenes Paraffin und
durch B Luft in das Rohr C, durch welches das Gasflüssigkeitsgemisch in die Kammer
D1 eingeführt wird. Im Innern dieser Kammer wird das Reaktionsgemisch verschäumt.
Durch E1 strömt das Gemisch alsdann in die zweite Kammer D2, die durch den Boden
F von der Kammer D1 getrennt ist. Das Gemisch schäumt auf diese Weise von Kammer
zu Kammer über und fließt schließlich von der letzten Kammer durch das Überlaufrohr
H in den Abscheider J. Dort wird durch K das Oxydationsprodukt abgezogen, während
das Abgas in dem Kühler L von den noch darin enthaltenen Oxydationsprodukten befreit
wird. Das Abgas tritt durch das Rohr M ins Freie. Die Heizung bzw. Kühlung erfolgt
durch die Schlangen G.
-
Man kann die Heizung bzw. Kühlung auch in der Weise vornehmen, daß
man die ganze Apparatur mit einem Heiz- bzw. Kühlmantel umgibt. Es ist auch möglich,
die einzelnen Kammern auf verschiedener Temperatur zu halten, beispielsweise indem
man einen Teil des Reaktionsgutes abzweigt, durch außerhalb der betreffenden Kammer
angebrachte Kühl-oder Heizorgane hindurchführt und darauf wieder in die Kammer zurückleitet
(vgl.
-
Fig. 2).
-
Den Durchfluß des Gemisches durch die Kolonne kann man auch in sinngemäßer
Abänderung der Zu- und Ableitung von unten nach oben vor sich gehen lassen (vgl.
Fig. 3).
-
Zweckmäßig füllt man die einzelnen Kammern mit Füllkörpern, z. B.
in der in dem Patent 405 850 beschriebenen Weise, oder versieht sie mit geeigneten
Einbauten, wie Prellkapseln, Tellern u. dgl. Man kann selbstverständlich auch katalytisch
wirkende Füllkörper verwenden oder Katalysatoren in der zu behandelnden Flüssigkeit
lösen oder suspendieren.
-
Man kann die zu behandelnde Flüssigkeit auch zusammen mit Hilfsflüssigkeiten,
z. B. im Falle der Oxydation von Paraffin mit Sodalösung oder im Falle der Oxydation
von Benzin mit Essigsäure vermischt, anwenden.
-
Diese Stoffe können eventuell auch stufenweise in die einzelnen Kammern
eingeführt werden. Auch lassen sich andere gas- oder dampfförmige Stoffe oder Katalysatoren
dem urnzusetzenden Gas vor dem Eintritt in die Apparatur oder auch an einer oder
mehreren Stellen der Kolonne zufügen.
-
Zur besseren Wärmeausnützung kann evtl. zwischen H und J ein Regenerator
eingebaut werden, in dem sowohl das zu verwendende Gas als auch die umzusetzende
Flüssigkeit vorgewärmt werden kann.
-
Beispiel 1 Durch das Rohr A (vgl. Fig. I) strömt kontinuierlich Sojaöl
von der Jodzahl I30, das mit 0,30/0 auf Kieselgur in feiner Verteilung aufgetragenem
Nickel vermischt ist, und durch das Rohr B Wasserstoff unter einem Druck von 5 atü
durch C und von da in die auf 1 8o0 geheizte Kolonne. Das Reaktionsgemisch durchfließt
in der beschriebenen Weise die Kammern und tritt bei H in den Abscheider J ein,
wo sich Gas und Flüssigkeit trennen. Das bei K kontinuierlich abfließende Produkt
wird durch eine Filterpresse geleitet. Es besitzt die Jodzahl 32.
-
Der unverbrauchte, aus M entweichende Wasserstoff wird durch eine
Pumpe nach B zurückgeführt und der verbrauchten Wasserstoffmenge entsprechend durch
frischen ergänzt. Unter Umständen empfiehlt es sich, als Trägergas für den Wasserstoff
Stickstoff zu verwenden, z. B. ein Gemisch, wie es für die Ammoniaksynthese verwendet
wird, zu benutzen und dabei so zu arbeiten, daß nahezu der gesamte Wasserstoff verbraucht
wird.
-
Beispiel 2 Olivenölfettsäure mit der Säurezahl I80 wird zusammen
mit Glycerindämpfen von unten durch die auf 2300 erwärmte, evakuierte Apparatur
(vgl. Fig. 3) hindurchgeführt. Der durch die Veresterung entstehende Wasserdampf
sowie die überschüssigen Glycerindämpfe entweichen zusammen mit dem flüssigen Triglycerid
aus der oberen Kammer; erstere werden von diesem in J abgeschieden. Die Glycerin-
und Wasserdämpfe werden durch fraktionierte Kondensation getrennt oder zusammen
zur weiteren Reaktion in die Kolonne zurückgeleitet. Das Triglycerid hat eine Säurezahl
von 3,2.
-
Beispiel 3 Durch das Rohrs (Fig. I) wird Acetaldehyd, der mit 0,1010
Manganacetat vermischt ist, und durch das Rohr B Sauerstoff in der für die Oxydation
zu Essigsäure erforderlichen Menge kontinuierlich in die auf 50 bis 6o0 erwärmte,
vollständig mit Essigsäure gefüllte Kolonne geleitet. Die Strömungsgeschwindigkeit
des Sauerstoffs wird so bemessen,
daß bei Eintritt des Reaktionsgemisches
in die letzte Kammer die Reaktion praktisch beendet ist. Aus M entweichen kaum noch
Gase; die gebildete Essigsäure fließt aus K kontinuierlich ab.
-
Beispiel 4 Durch das Rohrs (Fig. 1) wird kontinuierlich I00° warmes
Hartparaffin und durch B Chlorgas in die auf 1100 erwärmte Kolonne geleitet. Das
Reaktionsgemisch durchfließt in der beschriebenen Weise die Kolonne und tritt bei
H in den Abscheider J ein, wo eine Trennung von Flüssigkeit und Gas stattfindet.
Bei K fließt der chlorierte Kohlenwasserstoff, der 70/0 Cl enthält, ab.
-
Das unverbrauchte, aus M entweichende Chlorgas wird nach Entfernen
der Salzsäure nach B zurückgeführt.
-
Es ist bekannt, Paraffinkohlenwasserstoffe in flüssiger Form der
Einwirkung oxydierender Gase in einem mit Füllkörpern versehenen Reaktionsraum zu
unterwerfen, wobei man die Flüssigkeit gleichzeitig einen Kreislauf innerhalb des
Reaktionsraumes ausführen läßt. Außerdem sind Verfahren zur Umsetzung von Flüssigkeiten
mit Gasen bekannt, die unter Verwendung mehrerer Kolonnen derart durchgeführt werden,
daß ein Rückfluß der Flüssigkeit in die vorhergehende Kammer nicht stattfindet.
Bei diesem Verfahren werden aber die Gase und Flüssigkeiten getrennt in das nächste
Reaktionsgefäß übergeführt, während bei dem vorliegenden Verfahren Gas und Flüssigkeit
gemeinsam von einer Kammer in die andere geleitet werden. Außerdem wird bei den
bekannten Verfahren nicht im Gleichstrom gearbeitet. Das vorliegende Verfahren bietet
gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, daß durch den Wegfall der Trennung
von Gas und Flüssigkeit bei Überführung in die nächste Kammer auch schäumende Flüssigkeiten
verarbeitet werden können. Bei Verarbeitung derartiger Flüssigkeiten ist die Trennung
von Gas und Flüssigkeit nämlich nur schwer durchzuführen; in vielen Fällen ist aber
das Arbeiten in der Schaumphase im Hinblick auf eine innige Durchmischung von Gas
und Flüssigkeit besonders erwünscht.