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Verfahren zur Herstellung von Aceton aus Acetylen Im Hauptpatent ist
beschrieben, daß man Aceton aus Acetylen derart herstellen kann, daß man Acetylen
und Wasserdampf über Katalysatoren leitet, welche aus poröser Kohle bestehen und
mit eisenfreien Kontaktmassen imprägniert sind.
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Bei der Verwendung dieser Katalysatoren, soweit sie Verbindungen des
Zinks oder Cadmiums als kafalytisch wirksame Imprägnierung enthalten, zeigt sich
jedoch der Mißstand, daß schon bei mäßigen zufälligen Temperatur-, erhöhungen die
genannten Verbindungen zu metallischem Zink bzw. Cadmium reduziert werden und von
den heißeren Stellen der Kontaktmassen nach kälteren Ortenhinwandern, was zur Folge
hat, daß die katalytische Wirkung mehr und mehr nachläßt. Diesem Mangel kann man
erfindungsgemäß nun dadurch begegnen, daß man den Katalysatoren; welche poröse Kohle
sowie im wesentlichen Zink-oder Cadmiumverbindungen enthalten, basische Stoffe beigibt,
wie z. B. Natriumcarbonat, Calciumoxyd, Bariumoxyd usw. Die nachteilige Wirkung
des Zinkkatalysators wird dadurch völlig aufgehoben. Die neuen Katalysatoren zeichnen
sich durch hervorragende Leistungsfähigkeit und gute Lebensdauer aus. Die günstige
Wirkung des Zusatzes von basischen Stoffen im Sinne der vorliegenden Erfindung macht
sich auch 'dadurch bemerkbar, daß die Gegenwart von Eisen im Katalysator oder im
Kontaktraum keineswegs die nachteiligen Wirkungen mehr ausübt, wie dies bei den
Katalysatoren gemäß dem Hauptverfahren der Fall ist. Beispiele _. 509 krist.
Bariumhydroxyd und 2i g Zinkoxyd werden in verdünnter Essigsäure aufgelöst und mit
dieser Lösung ioo g gekörnte, beliebig oder auch hochaktivierte Kohle imprägniert.
Der so erhaltene Katalysator wird in ein Kontaktrohr aus Aluminium eingefüllt und
auf etwa q.05° erhitzt. Zweckmäßig leitet man hier einen schwachen Strom Wasserdampf
hindurch, um die Abspaltung des von der Essigsäure herstammenden Acetons zu beschleunigen.
Wenn das Destillat acetonfrei geworden ist, wird ähnlich wie in. den Beispielen
des Hauptpatents ein Gemenge von Acetylen und Wasserdampf, welches zweckmäßig vorher
auf etwa 40o° vorgewärmt worden ist, über den Katalysator geleitet. Das anfallende
Aceton entspricht einer Ausbeute von über go °/o der
Theorie, bezogen
auf das umgesetzte Acetylen. In den Restgasen finden sich nur noch geringe Mengen
Acetylen.
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2. ioo g aktive Kohle werden ähnlich wie in Beispiel i mit 3o g Zinkoxyd
und 2i g Calciumoxyd, beide in verdünnter Essigsäure gelöst, imprägniert. Auch hierbei
sind die Ausbeuten und Durchsätze an Aceton ausgezeichnet. Das erhaltene Aceton
enthält fast keine Nebenprodukte, wie z. B. Öle. Selbst nach 2 bis .3 Monate langem
Arbeiten hatten diese Katalysatoren ihre Wirksamkeit noch nicht im geringsten vermindert.
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Als Material für Kontaktapparatur kommen außer Alumlilium noch Messing,
Bronze, Kruppscher VZA-Stahl oder Schmiedeeisen in Betracht.
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Es ist bereits bekannt, Aceton aus Acetylen dadurch herzustellen,
daß man das letztere mit Wasserdampf bei Temperaturen von etwa 500° über Katalysatoren
leitet, welche aus Eisenoxyd neben Calciumoxyd oder Manganoxyd u. dgl. bestehen.
Hierbei lassen sich jedoch gute Ausbeuten nur während relativ kurzer Betriebsdauer
erhalten, während bei dem vorliegenden Verfahren eine wesentlich höhere Lebensdauer
erzielt wird. Dies ergibt sich aus der nachfolgenden vergleichenden Gegenüberstellung.
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Gemäß der schweizerischen Patentschrift 130 419 wurden Eisenspäne
mit Eisenoxyd und Manganoxyd überzogen und in ein Reaktionsrohr eingefüllt. Hierüber
wurde bei .¢75° ein Gemisch von i Raumteil Acetylen und ioRaum-'teilen' Wasserdampf
durchgeleitet. -Die erhaltenen Dämpfe wurden kondensiert und durch Destillation
hieraus Aceton in reiner Form gewonnen. Der DurchsatzderpassierendenDämpfe wurde
so geregelt, daß die Lineargeschwindigkeit in dem Kontaktrohr ohne Berücksichtigung
des Katalysatorraumes selbst etwa i m pro Sekunde betrug. Auf diese Weise wurde
am ersten Tag eine Ausbeute von 93,5 0/0 erzielt. Bereits gegen Ende des zweiten
Tages (insgesamt 2o Stunden Betriebsdauer) sank die Ausbeute unter 85 0/0 und am
dritten Tag unter 8o 0/0. Hierauf wurde die Temperatur auf 500° erhöht, worauf die
Ausbeute an Aceton wieder über 83 °l0 stieg. Hierbei zeigten sich jedoch schon,
ölartige Kondensationsprodukte des Acetons im Katalysat. Diese nahmen sehr schnell
zu, in dem Maße, wie versucht wurde, die Reaktionstemperatur noch weiter zu steigern.
Am vierten Tage (q.o Stunden Betriebsdauer etwa) war bei 500' die Acetonausbeute
unter 500(o gesunken, während reichliche Mengen von Nebenprodukten mitgebildet wurden.
Daraus folgt, daß der Katalysator bereits nach 3ostündiger Tätigkeit in seiner Wirksamkeit
so weit abgenommen hatte, daß eine Regeneration unbedingt erforderlich ist, wenn
daß Verfahren im betriebsmäßigen Stadium ausgeführt werden soll.
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In die gleiche Apparatur wurde sodann ein Katalysator eingefüllt,
der aus ioo g gekörnter hochaktiver Kohle bestand, die mit 5o g krist. Bariumhydroxyd
und 21 g Zinkoxyd beladen war. Über diesen Katalysator wurde bei q.00° ein gut vorgewärmtes
dampfförmiges Gemenge von i Vol. Acetylen und 7 Vol. Wasserdampf geleitet. Das so
erhaltene- Dampfgemisch ergab beim Abkühlen ein flüssiges Katalysat, aus welchem
durch Destillation wiederum Aceton gewonnen wurde. Die Ausbeute betrug hierbei 94
0/0. Nach 2o Stunden war die Ausbeute fast unverändert geblieben, während am dritten
Arbeitstage (3o Stunden) die Ausbeute auf $9 % sank. Nunmehr wurde die Temperatur
auf 415' erhöht. Bei dieser Arbeitsweise zeigte sich auch am vierten Arbeitstage
(q.o Stunden) noch eine Ausbeute an Aceton, bezogen auf das angewandte Acetylen,
von über 87 0/0. Der Versuch wurde schließlich nach 14 tägiger Arbeitsdauer abgebrochen,
wobei die Ausbeute immer noch 85 °%o betrug.
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Ein weiterer Vorteil der neuen Katalysatoren besteht, wie ersichtlich,
darin, daß die Ketonisierung des Acetylens bereits bei relativ niedrigen Temperaturen
ausgeführt werden kann, was auch insofern als vorteilhaft zu bezeichnen ist, 'als
die Bildung unerwünschter Nebenprodukte hierbei fast ganz unterbleibt.