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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zum Herstellen
von Alkenen aus halogenierten, organischen Verbindungen. Spezifischer gesehen
bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zur Dehydrohalogenierung
von halogenierten, organischen Verbindungen unter Verwendung eines Stufen
sowie eine nach oben verlaufende Strömungsrichtung aufweisenden
Reaktors.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Eine
Dehydrohalogenierung von halogenierten, organischen Verbindungen
wird im Allgemeinen in der Flüssigkeitsphase
ausgeführt,
und zwar durch ein Mischen halogenierter Alkane oder halogenierter Alkene
mit einer starken Base in einem Lösungsmittel. Weil die Base
gewöhnlich
als eine wässrige
Lösung
hinzugefügt
wird, werden Phasenübertragungskatalysatoren
oft eingesetzt, um den Kontakt der Reaktanden zu fördern.
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Bei
vielen Verfahren wird eine Reihe von Tankreaktoren mit kontinuierlich
arbeitenden Umrühreinrichtungen
verwendet und sowohl Nebenprodukte der Reaktion als auch nicht ausreagierte
Ausgangsmaterialien werden durch ein Dampfstrippverfahren oder durch
eine Destillation entfernt. Zum Beispiel kann 2-Chlor-1,3-butadien
durch eine Dehydrohalogenierung von 3,4-Dichlorbuten-1 in einer
Reihe von im Gleichstrom arbeitenden und mit einem kontinuierlichen
Umrühren
ausgestatteten Tankreaktoren unter Einsatz des in dem U.S. Patent
3981937 offenbarten katalytischen Verfahrens hergestellt werden. Andere
Verfahren implizieren den Gebrauch von Siedereaktoren, zum Beispiel
so wie dies in U.S. 3772461 offenbart worden ist, oder von Tanks
mit Umrühreinrichtungen,
welche mit einer Phasendekantierung gekoppelt sind, so wie dies
in U.S. 4418232 offenbart worden ist. Ein jedes dieser Verfahren
ist mit Nachteilen behaftet. Die Verfahren mit einem Reaktor mit
Umrühreinrichtung
leiden unter den relativ niedrigen Umwandlungen und führen zu einer
Produktion mit hohen Niveaus an organischem Abfall. Umwandlungen
durch ein Verfahren mit einem einzelnen Durchlauf durch einen Siedereaktor
sind typischerweise extrem niedrig, zum Beispiel betragen sie 85%
oder weniger. Zusätzlich
sind die sich aus solchen Verfahren ergebenden Investitions- und Energiekosten
hoch.
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Die
Verfahren der Dehydrohalogenierung, welche zu verbesserten Umwandlungsgraden
der Reaktanden führen,
würden
auch zu einer Produktion mit niedrigeren Niveaus an organischem
Abfall führen.
Diese wirkungsvolleren Verfahren vermindern die Produktion von halogenierten,
organischen Verbindungen, welche zu der globalen Erwärmung beisteuern
können.
Zusätzlich
wird der Verbrauch an Energie und an Material vermindert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf ein verbessertes Verfahren zur Dehydrohalogenierung
von organischen Verbindungen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein Verfahren zur Dehydrohalogenierung einer halogenierten
Verbindung, welche ausgewählt
wird aus der Gruppe bestehend aus halogenierten Alkanen und halogenierten Alkenen,
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- A)
eine erste Zusammensetzung, welche die halogenierte Verbindung enthält, in Kontakt
bringen mit einer zweiten Zusammensetzung, welche eine Base mit
einem Kb-Wert von mindestens 10–9 enthält, in der
flüssigen
Phase, in einem Blasenreaktor mit mehreren Stufen bei einer Temperatur,
die ausreicht zum Einleiten der exothermen Reaktion der halogenierten
Verbindung mit der Base, wodurch eine dehydrohalogenierte Verbindung
mit einem Siedepunkt entsteht, der tiefer liegt als derjenige der
halogenierten Verbindung; und
- B) die Temperatur der Inhalte des Blasenreaktors bei einer Temperatur
halten, welche ausreicht, um die dehydrohalogenierte Verbindung
zu verdampfen, wodurch eine Bewegung der Inhalte des Blasenreaktors
und eine Überführung der
verdampften dehydrohalogenierten Verbindung durch die mehreren Stufen
des Blasenreaktors veranlasst wird, wobei diese Verdampfung ein
Hilfsmittel zum Hervorrufen der Bewegung liefert
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das
Verfahren zur Dehydrohalogenierung gemäß der vorliegenden Erfindung
findet in der flüssigen
Phase in einem Stufen aufweisenden Blasenreaktor statt. Blasenreaktoren
werden extensiv in der chemischen Industrie verwendet und sie bestehen aus
einem Kontaktgebiet, in welchem eine diskontinuierliche Gasphase
in der Form von Blasen sich relativ zu einer kontinuierlichen Phase
bewegt. Blasenreaktoren können
einstufig oder mehrstufig sein, sie können einen Kanal oder viele
Kanäle
aufweisen, sie können
im Chargenbetrieb oder kontinuierlich betrieben werden. Ein bevorzugter
Typ eines Blasenreaktors ist eine vertikale Gleichstromkolonne,
welche mehrfache Stufen enthält.
Dieselbe wird in diesem Rahmen als mehrstufiger Reaktor mit nach
oben verlaufender Strömungsrichtung
bezeichnet.
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Die
eine oder die mehreren halogenierten, organischen Verbindungen,
welche als Reaktanden dienen, werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus halogenierten, aliphatischen Alkanen oder halogenierten, aliphatischen
Alkenen. Bevorzugte Verbindungen sind solche, welche zwei bis acht
Kohlenstoffatome aufweisen. Irgendein gesättigtes oder ungesättigtes,
halogeniertes Alkan oder halogeniertes Alken, welches mit Alkali
dehydrohalogeniert werden kann, ist für die Verwendung in dem Rahmen
des Verfahrens dieser Erfindung geeignet. Diese halogenierten Verbindungen
werden mindestens ein Wasserstoffatom aufweisen. Fluorierte, chlorierte,
bromierte oder iodierte Alkane oder Alkene stellen alle geeignete
Reaktanden dar. Bevorzugte halogenierte zusammengesetzte Reaktanden
bestehen aus chlorierten Butadienen oder chlorierten Butenen. Die
halogenierten Alkane oder Alkene können eine einzelne Art eines
Halogenatoms enthalten oder sie enthalten mehr als nur eine Art
eines Halogenatoms. Das Verfahren ist besonders nützlich für eine Dehydrochlorierung
von chlorierten Alkanen und chlorierten Alkenen in Anwesenheit von
Alkali. Beispiele geeigneter, halogenierter Alkane oder halogenierter
Alkene sind; 1,4-Dichlorbuten-2; 3,4-Dichlorbuten-1; 2,3,4-Trichlorbuten-1;
2-Chlor-3-brombuten-1; 1,2-Dibrompropan;
1,3-Dichlorbutan; 1-Iod-2-chlorbutan; Perfluorbutylethyliodid; und
1,4-Dibrom-1,1,2,2-tetrafluorbutan.
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Der
halogenierte Reaktand kann in der Form eines Feststoffes, einer
Flüssigkeit
oder eines Gases bei Umgebungstemperatur vorliegen. Flüssige halogenierte
Alkane oder Alkene werden jedoch bevorzugt. Zusätzlich muss der halogenierte
Reaktand entweder eine Flüssigkeit
sein oder in einer flüssigen Phase
unter denjenigen Bedingungen vorhanden sein, bei denen die Reaktion
der Dehydrohalogenierung ausgeführt
wird.
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Das
Mittel zur Dehydrohalogenierung, welches eine Base mit einem Kb-Wert von mindestens 10–9 ist,
wird im Allgemeinen in der Form einer wässrigen Lösung vorliegen, aber dies muss
nicht so sein. Geeignete Basen sind Pyridin, Trimethylamin, Ammoniak,
Ammoniumhydroxid, Calciumhydroxid, Alkalimetallhydroxide und Alkalimetallalkoxide.
Vorzugsweise wird die Base einen Kb-Wert
von mindestens 10–5 aufweisen und am stärksten bevorzugt
man den Fall wo die Base vollständig
ionisiert ist, wie in dem Fall von wässrigem Alkali. Irgendein wässriges
Akalimetallhydroxid ist für
die Zwecke der Erfindung geeignet, aber Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid werden
bevorzugt. Das Alkali wird normalerweise im Überschuss in der Reaktionsmischung
vorhanden sein. Im Allgemeinen wird ein Molverhältnis von Alkali zu dem halogenierten
Reaktanden annähernd
einen Wert von 1,01–2,00
aufweisen. Die genaue Menge wird bestimmt werden auf der Grundlage
von Faktoren wie etwa der Art des verwendeten Katalysators und der
Art der besonderen Reaktanden.
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Die
Reaktion findet in der flüssigen
Phase statt. Das Reaktionsgemisch wird normalerweise mindestens
eine Flüssigkeit
enthalten. Zum Beispiel können
die halogenierten Reaktanden unter den Bedingungen der Reaktion
als Flüssigkeiten
vorliegen oder sie können
in wässrigen
oder nicht wässrigen Lösungsmitteln
aufgelöst
sein. Wenn die Reaktanden als Lösungen
vorhanden sind, dann können
die Lösungsmittel
mischbar oder nicht mischbar sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
besteht der halogenierte Reaktand aus einer Flüssigkeit und ein als Dehydrohalogenierungsmittel
dienendes Alkalimetallhydroxid liegt in einer wässrigen Lösung vor. Zusätzlich kann
die Dehydrohalogenierung in Gegenwart eines nicht wässrigen
Lösungsmittels
wie etwa Methanol stattfinden, zum Beispiel so wie dies in dem U.S.
Patent 4104316 offenbart worden ist.
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Vorzugsweise,
insbesondere in solchen Fällen,
wo ein halogenierter, flüssiger
Reaktand mit einer wässrigen
Lösung
eines Alkalimetallhydroxids zur Reaktion gebracht wird, wird ein
Phasenübertragungskatalysator
verwendet, um den Kontakt zwischen den zwei nicht miteinander vermischbaren Flüssigkeiten
zu fördern,
d.h. die organische und die wässrige
Phase. Bevorzugte Katalysatoren sind quaternäre Ammoniumsalze, insbesondere
quaternäre Ammoniumchloride,
insbesondere solche, welche durch die Formel R1R2R3R4NCl
dargestellt werden, in welcher ein jedes R1,
R2 und R3 das eine
unabhängig von
dem anderen ein C1-C20 Alkyl,
ein C2-C20 Alkenyl oder
ein C7-C20 Aralkyl
ist, und R4 ein C6-C20 Alkyl oder Alkenyl, Benzyl ist oder ein
(C6-C20)Alkyl- oder Alkenyl-substituiertes
Benzyl. Eine jede der R1, R2 und
R3 Gruppen in diesen quaternären Ammoniumchloriden
kann auch eine Hydroxyl- oder eine Ethergruppe in einer beta-Position
zu dem Stickstoffatom enthalten. Die Menge der quaternären Ammoniumverbindung
liegt im Allgemeinen bei etwa 0,01–10 Gewichtsprozent der halogenierten
Ausgangsalkane oder -alkene. Andere Katalysatoren zur Phasenübertragung
enthalten Aminoxide wie etwa solche, die in dem Patent U.S. 3876716
offenbart worden sind, und quaternäre Phosphoniumverbindungen
wie etwa solche, die in dem Patent U.S. 3639493 offenbart worden
sind.
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Andere
wahlweise Komponenten können
in dem Reaktionsgemisch vorhanden sein, zum Beispiel Hemmstoffe,
Stabilisierungsmittel und Dispergierungsmittel. Die Verwendung solcher
wahlweiser Komponenten wird von der Natur der Reaktanden und Produkte
abhängen,
welche hergestellt werden sollen.
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Bei
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die halogenierten
Alkane oder halogenierten Alkene und die Base in einem Blasenreaktor in
einer flüssigen
Phase miteinander in Kontakt gebracht, wodurch eine exotherme Reaktion
eingeleitet wird, um eine dehydrohalogenierte Verbindung mit einem
Siedepunkt zu erzeugen, welcher tiefer liegt als derjenige des halogenierten
Reaktanden. Die während
der Reaktion freigesetzte Wärme
verdampft die so erzeugte dehydrohalogenierte Verbindung. Es versteht
sich, dass dann, wenn die halogenierten Alkane oder Alkene mehr
als eine Stelle enthalten, an welcher die Dehydrohalogenierung stattfinden
kann, eine gleichzeitige Dehydrohalogenierung stattfinden kann.
Daher wird zum Beispiel ein halogeniertes Alkan, wie etwa 1-Chlor-4-brombutan,
Wasserstoffbromid und etwas Wasserstoffchlorid verlieren, wenn dasselbe
den Bedingungen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung unterworfen
wird.
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Das
verdampfte Produkt und der Wasserdampf, welche als ein Ergebnis
der Dehydrohalogenierung auftreten, konstituieren die Gasphase,
welche eine Bewegung des Reaktionsgemisches liefert, wenn sie sich
durch den Reaktor hindurch bewegt. Als Konsequenz daraus ist keine
interne Umrührvorrichtung
innerhalb des Reaktors notwendig. Wahlweise können Rührwerkvorrichtungen wie etwa
ein mechanisches Rührwerk
vorhanden sein, aber das Vorhandensein solcher Vorrichtungen ist
nicht notwendig. Weil die Reaktion exotherm verläuft, ist es nicht notwendig,
dem Reaktor äußere Wärme zuzuführen. In
einigen Fällen
ist es nützlich,
eine kleine Menge Wärme
am Anfang zum Zwecke des Einleitens der Reaktion oder der Temperatursteuerung
zuzuführen.
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Der
Reaktor ist von dem mehrstufigen Typ, vorzugsweise mit mindestens
drei Stufen, am stärksten
bevorzugt mit 4–20
Stufen. Reaktoren mit nur einer Stufe liefern in einem einzigen
Durchlauf eine geringe Umwandlung. Als Konsequenz daraus muss die
Trennung und das Zurückführen der
nicht umgewandelten Reaktanden durchgeführt werden, was die Komplexität und die
Kosten des Verfahrens erhöht,
wenn es in einem industriellen Maßstab eingesetzt wird. Vorzugsweise
wird der Reaktor ein vertikaler Kolonnenreaktor sein, weil ein solcher
den Fluss von Stufe zu Stufe in einem erheblichen Maße vereinfacht.
Das heißt,
dass dann, wenn ein Reaktor mit nach oben verlaufender Strömungsrichtung
eingesetzt wird, flüssige
Reaktanden durch die entstehenden Blasen durch die Stufen mit nach
oben gerissen werden. Dies hebt den Bedarf nach Pumpen auf, um die
Reaktanden von Stufe zu Stufe zu übertragen. Zusätzlich kann
das Verfahren der vorliegenden Erfindung in einer Reihe von fortlaufend
angeordneten unterschiedlichen Tankbehältern oder Gefäßen stattfinden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
werden ein chlorierter Alkan- oder chlorierter Alken-Reaktand und
ein wässriges
Alkalimetallhydroxid vor der Einführung in den Reaktor vorab
vermischt werden. Beispiele von Mischvorrichtungen umfassen Tankbehälter, die
mit mechanischen Rührwerken
ausgestattet sind, das heißt
Tankreaktoren mit Umrührung,
Tankreaktoren mit kontinuierlicher Umrührung, Pumpen und bewegungslose,
stationäre
Mischer. Die Reaktion wird in der Mischvorrichtung eingeleitet.
Diese exotherme Reaktion liefert Wärme und hebt den Dampfdruck
bis zu dem Punkt an, an welchem etwas Verdampfung an dem Eingang
zu dem Blasenreaktor auftritt. Mischvorrichtungen, welche für die Praxis
der Erfindung besonders nützlich
sind, enthalten Vorrichtungen zum Homogenisieren, Kolloidmühlen, Tankreaktoren
mit Umrührung
und Zentrifugalpumpen.
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In
Blasenreaktoren nach dem bisherigen Stand der Technik durchgeführte Verfahren
implizieren das Einführen
einer einzelnen Gasphase und einer einzelnen flüssigen Phase in den Reaktor.
Andere Verfahrensvariationen weisen die Kombination einer Gasphase
plus einer festen Phase oder ein dreiphasiges Verfahren auf, welches
eine flüssige
Phase, eine Gasphase und eine feste Phase mit einbezieht, d.h. eine
Aufschlämmung.
Solche Verfahren werden erörtert
von Y. T. Shah et al. in Design Parameters Estimations for Bubble
Column Reactors, American Institute of Chemical Engineers Journal,
28 No. 3, 353 (1982) und S. Lee and Y. Tsui, Succeed at Gas/Liquid
Contacting, Chemical Engineering Progress, 23 (Juli 1999). Bei dem
vorliegenden Verfahren werden dem System zwei Flüssigkeiten, aber keine Gase
zugeführt.
Das Gas, welches für
das Funktionieren des Blasenreaktors notwendig ist, wird durch das
vorliegende Verfahren in situ erzeugt. Dies liefert ein Mittel zum
Hervorrufen der Bewegung in dem Blasenreaktor, vorzugsweise stellt
dasselbe das primäre
Mittel zum Hervorrufen der Bewegung dar, wodurch die Komplexität des Verfahrens
abnimmt und die gesamte Wirksamkeit zunimmt. Ein Massentransfer
von dem Gas zu der Flüssigkeit
ist kein Faktor, welcher die Reaktion beeinflusst. Das Gas ist ein Arbeitsfluid,
welches aufgrund seiner Bildung die Temperatur steuert und kraft
seines Auftriebes eine Bewegung liefert. Weiterhin erhöht die Gasbildung die
kinetische Wirksamkeit der Reaktion in einem erheblichen Maße.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung ist nützlich für die Herstellung einer breiten
Vielfalt von dehydrohalogenierten Produkten, zum Beispiel von 2-Methyl-3-chlorpropen-1;
2-Brompropen-1, 3-Chlorbuten-2,
2,3,-Dichlor-1-3-butadien; Perfluorbutylethylen; und 4-Brom-3,3,4,4-tetrafluorbuten.
Es ist besonders nützlich
bei der Herstellung von Chlorpropen aus 3,4-Dichlorbuten-2.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung vergrößert die Kinetik des Verfahrensablaufs
der Dehydrohalogenierung. Das heißt, es fördert die Konzentration des
Katalysators und der Reaktanden auf Grund der Verdampfung des Produktes,
was wiederum zu einem Anstieg der Reaktionsgeschwindigkeit führt. Das
Verfahren ist dann am wirkungsvollsten, wenn der Siedepunkt der
verwendeten Base zwischen demjenigen des dehydrohalogenierten Produktes
und demjenigen des organischen Reaktanden liegt. In den Fällen, wo
eine wässrige
Base verwendet wird, wird der Siedepunkt der Base unter den besonderen
Reaktionsbedingungen derjenige der wässrigen Basenlösung sein.
Zum Beispiel kann 3,4-Dichlorbuten-1 dehydrohalogeniert werden,
um Chlorpropen in der Gegenwart von 22 Gewichtsprozent von wässrigem
Natriumhydroxid gemäß der vorliegenden
Erfindung zu bilden. Der Siedepunkt des Wassers in einer 22 Gewichtsprozent
wässrigen
Natriumhydroxidlösung
liegt bei 110°–111°C. Unter
den Temperatur- und Druckbedingungen der Reaktion liegen die Siedepunkte
von Chlorpropen und von 3,4-Dichlorbuten-1 bei 59°C bzw. bei
126°C. Der
Produktertrag unter diesen Bedingungen ist größer als 99%.
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Jetzt
wird Bezug auf die 1 genommen, welche eine bevorzugte
Ausführung
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung illustriert. Der Reaktor 22 ist
ein achtstufiger Reaktor mit nach oben verlaufender Strömungsrichtung,
in welchem die Dehydrohalogenierung von 3,4-Dichlorbuten-1 zu 2-Chlor-1,3-butadien
(d.h. Chlorpropen) stattfindet. Der Reaktor enthält 8 perforierte Metallplatten 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 und 40.
Wasser, 50% Natriumhydroxid, ein Katalysator zur Phasenübertragung
und ein flüssiger
Dichlorbutenreaktand werden durch die jeweiligen Leitungen 10, 12, 14 und 16 in
die Leitung 18 zugeführt, um
einen zweiphasigen wässrigen/organischen
Flüssigkeitsstrom
zu bilden. Es versteht sich, dass die Ströme 10 und 12 alternativ
gemischt und zu dem Reaktor 8 zugeführt werden können, unabhängig von den
Strömen 14 und 16,
oder dass alle vier Ströme unabhängig voneinander
zugeführt
werden können. Der
Strom wird durch die Leitung 18 zu einem Mischer hoher
Scherkraft 42 geführt.
Das Mischen mit einer hohen Scherkraft veranlasst die Einleitung einer
Reaktion der Dehydrohalogenierung und eine Erhöhung der Temperatur. Nach dem
Durchtritt durch den Mischer 42 wird der Strom durch die
Leitung 20 zu dem Reaktor 22 zugeführt. Die
Dehydrohalogenierung des Dichlorbutens setzt sich weiter fort, was die
Bildung von Wasser, Chlorpropen und Natriumchlorid verursacht. Das
Chlorpropen wird zusammen mit einem Teil des Wassers verdampft und
wird zusammen mit dem Katalysator, Natriumhydroxid, Natriumchlorid
und Wasser nach oben geführt
und oben durch die Oberseite der Kolonne heraus geleitet. Der Strom
kann dann über
die Leitung 44 zu den Dampfstrippern geführt werden,
wo das Chlorpropen entfernt und Nebenprodukte zurückgewonnen
werden, dies im Hinblick auf eine Zurückführung oder eine Beseitigung.
Alternativ kann der Dampf, welcher den Kopfteil der Kolonne verlässt und
vorwiegend aus Chlorpropen und Wasser besteht, einem Kondensator
zugeführt
werden. Die Flüssigkeit,
welche den Kopfteil der Kolonne verlässt und vorwiegend aus einer
organischen und einer wässrigen
Phase besteht, kann zu einem Stripper oder zu einer anderen Destillationsvorrichtung
zugeführt
werden.
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Die
Erfindung wird weiterreichend in den unten stehenden Ausführungsbeispielen
illustriert, in welchen alle Teilangaben auf das Gewicht bezogen sind.
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BEISPIELE
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BEISPIEL 1
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Eine
organische Flüssigkeit,
die aus 99,5 Gewichtsprozent 3,4-Dichlorbuten-1 besteht, und 0,17
Gewichtsprozent bis(beta-Hydroxypropyl)cocobenzylamin-chloridsalz
als Katalysator werden mit einer Geschwindigkeit von 87 kg/Stunde
in ein 0,014 Kubikmeter Mischungsgefäß hinein zugeführt, welches
mit einem mechanischen Rührmischer
mit einem Schaufelrad ausgestattet ist. Ein wässriger Strom, welcher aus
22 Gewichtsprozent Natriumhydroxid und 78 Gewichtsprozent Wasser
zusammengesetzt ist, wird demselben Mischungsgefäß mit einer Geschwindigkeit
von 142 kg/Stunde zugeführt.
Der Reaktandenstrom aus dem Mischungsgefäß wird kontinuierlich zu dem
Boden einer vertikalen Reaktorkolonne geleitet. Dieselbe weist eine
nach oben verlaufende Strömung
auf und ist mit 14 Stufen ausgestattet, sie besteht aus Metall,
misst 21 cm im Durchmesser und ist 7,3 m hoch. Eine jede Stufe wird mit
einer perforierten Metallplatte getrennt, welche so ausgelegt ist,
dass sie einen Rückfluss
von Flüssigkeit
minimiert. Das verdampfte, dehydrochlorierte Produkt aus der Reaktion,
d.h. 2-Chlor-1,3,-Butadien und Wasserdampf steigen durch die Kolonne
auf, was eine Bewegung verursacht und ein nach oben gerichtetes
Mitreißen
der nicht miteinander vermischbaren flüssigen, organischen und wässrigen
Phasen. Die Reaktionswärme
hält die
Temperatur auf dem Boden der Kolonne bei 80°C und die Temperatur an der
Spitze der Kolonne bei 66°C.
Der Druck auf dem Boden der Kolonne liegt bei 0,17 MPa und der Druck an
der Spitze der Kolonne liegt bei 0,12 MPa. Wenn die zwei flüssigen Phasen
durch die Kolonne nach oben fließen, dann verdampft kontinuierlich
Flüssigkeit
während
sich ein flüchtiges
Produkt bildet und der Druck kontinuierlich abfällt. Der Flüssigkeitsstrom, welcher die
Spitze der Kolonne verlässt,
ist zusammengesetzt aus 3 Gewichtsprozent organischer Phase und
97 Gewichtsprozent wässriger
Phase. Die Katalysatorkonzentration in dem Flüssigkeitsstrom, welcher die
Kolonne verlässt,
beträgt
2,9 Gewichtsprozent. Der gesamte Dampf am Kopfteil aus der Kolonne
enthält
95 Gewichtsprozent organisches Produkt und 5 Gewichtsprozent Wasserdampf.
Der gesamte Dampf am Kopfteil und die Flüssigkeitsströme werden
zu einem Kondensator geführt
und auf 20°C abgekühlt. Eine
Analyse der organischen Flüssigkeitsphase
aus dem Kondensator zeigt, dass die Umwandlung von 3,4-Dichlorbuten-1
zu 2-Chlor-1,3-butadien 99,7% beträgt.
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BEISPIEL 2
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Eine
organische Flüssigkeit,
die aus 99,5 Gewichtsprozent 2,3,4-Trichlorbuten-1 besteht, und 0,13
Gewichtsprozent bis(betaHydroxypropyl)cocobenzylamin-chloridsalz
als Katalysator werden mit einer Geschwindigkeit von 109 kg/Stunde
in ein 0,021 Kubikmeter Mischungsgefäß hinein zugeführt, welches
mit einem mechanischen Rührmischer
mit einem Schaufelrad ausgestattet ist. Ein wässriger Strom, welcher aus
21,7 Gewichtsprozent Natriumhydroxid, 77,5 Gewichtsprozent Wasser
und 0,8 Gewichtsprozent Natriumchlorid zusammengesetzt ist, wird
demselben Mischungsgefäß mit einer
Geschwindigkeit von 179,5 kg/Stunde zugeführt. Der gemischte Strom aus
dem Mischungsgefäß wird kontinuierlich
zu dem Boden einer vertikalen Reaktorkolonne geleitet. Dieselbe
weist eine nach oben verlaufende Strömung auf und ist mit acht Stufen
ausgestattet, sie besteht aus Metall, misst 21 cm im Durchmesser
und ist 4,9 m hoch. Eine jede Stufe wird mit einer perforierten
Metallplatte getrennt, welche so ausgelegt ist, dass sie einen Rückfluss
von Flüssigkeit
minimiert. Das verdampfte, dehydrochlorierte Produkt der Reaktion,
d.h. 2,3-Dichlorbutadien-1,3 und
Wasserdampf steigen durch die Kolonne auf, was eine Bewegung veranlasst
und ein nach oben gerichtetes Mitreißen der nicht miteinander vermischbaren
flüssigen,
organischen und wässrigen
Phasen. Die Reaktionswärme
hält die
Temperatur auf dem Boden der Kolonne bei annähernd 70°C und die Temperatur an der
Spitze der Kolonne bei annähernd 50°C. Der Druck
auf dem Boden der Kolonne liegt bei annähernd 0,06 MPa und der Druck
an der Spitze der Kolonne liegt bei annähernd 0,025 MPa. Wenn die zwei
flüssigen
Phasen durch die Kolonne nach oben fließen, dann verdampft die Flüssigkeit
kontinuierlich, wobei sich ein flüchtiges Produkt bildet, und
der Druck fällt
kontinuierlich ab. Der Dampf und die Flüssigkeit von der Spitze der
Kolonne werden zu einem Kondensator geleitet und auf 25°C abgekühlt. Die
organische Flüssigkeitsphase
aus dem Kondensator besteht aus 2,3,-Dichlorbutadien-1,3, welches
einen Ertrag von mehr als 99% ergibt.
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BEISPIEL 3
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Eine
organische Flüssigkeit,
die aus 99,5 Gewichtsprozent Perfluorbutylethyliodid besteht, und 0,2
Gewichtsprozent bis(betaHydroxypropyl)cocobenzylamin-chloridsalz
als Katalysator werden mit einer Geschwindigkeit von annähernd 340
kg/Stunde in ein 0,021 Kubikmeter Mischungsgefäß hinein zugeführt, welches
mit einem mechanischen Rührmischer
mit einem Schaufelrad ausgestattet ist. Ein wässriger Strom, welcher zu 22
Gewichtsprozent Natriumhydroxid und 78 Gewichtsprozent Wasser zusammengesetzt
ist, wird demselben Mischungsgefäß mit einer
Geschwindigkeit von annähernd
198 kg/Stunde zugeführt.
Der gemischte Strom aus dem Mischungsgefäß wird kontinuierlich zu dem
Boden einer vertikalen Reaktorkolonne geleitet. Dieselbe weist eine
nach oben verlaufende Strömung
auf und ist mit zehn Stufen ausgestattet, sie besteht aus Metall,
misst 21 cm im Durchmesser und ist 6,1 m hoch. Eine jede Stufe wird
mit einer perforierten Metallplatte getrennt, welche so ausgelegt
ist, dass sie einen Rückfluss
von Flüssigkeit
minimiert. Das verdampfte, dehydroiodierte Produkt der Reaktion,
d.h. Perfluorbutylethylen, und Wasserdampf steigen durch die Kolonne
auf, was eine Bewegung veranlasst und ein nach oben gerichtetes
Mitreißen
der nicht miteinander vermischbaren flüssigen, organischen und wässrigen
Phasen. Die Reaktionswärme
hält die
Temperatur auf dem Boden der Kolonne bei annähernd 75°C und die Temperatur an der
Spitze der Kolonne bei annähernd
60°C. Der
Druck an der Spitze der Kolonne wird bei dem Umgebungsdruck gehalten. Wenn
die zwei flüssigen
Phasen durch die Kolonne nach oben fließen, dann verdampft die Flüssigkeit kontinuierlich,
wobei sich ein flüchtiges
Produkt bildet, und der Druck fällt kontinuierlich
ab. Der Dampf und die Flüssigkeit
von der Spitze der Kolonne werden zu einem Kondensator geleitet
und auf 25°C
abgekühlt.
Die organische Flüssigkeitsphase
aus dem Kondensator besteht aus Perfluorbutylethylen, welches mehr
als 95% ergibt.
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BEISPIEL 4
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Eine
organische Flüssigkeit,
die aus 99,5 Gewichtsprozent 1,4-Dibrom-1,1,2,2-tetrafluorbutan besteht,
und 0,2 Gewichtsprozent bis(betaHydroxypropyl)-cocobenzylamin-chloridsalz
als Katalysator werden mit einer Geschwindigkeit von annähernd 262
kg/Stunde in ein Mischungsgefäß hinein
zugeführt,
welches mit einem mechanischen Rührmischer mit
einem Schaufelrad ausgestattet ist. Ein wässriger Strom, welcher aus
22 Gewichtsprozent Natriumhydroxid und 78 Gewichtsprozent Wasser
zusammengesetzt ist, wird zu demselben Mischungsgefäß mit einer
Geschwindigkeit von annähernd
200 kg/Stunde zugeführt.
Der gemischte Strom aus dem Mischungsgefäß wird kontinuierlich zu dem
Boden einer vertikalen Reaktorkolonne geleitet. Dieselbe weist eine nach
oben verlaufende Strömung
auf und ist mit zehn Stufen ausgestattet, die besteht aus Metall,
misst 21 cm im Durchmesser und ist 6,1 m hoch. Eine jede Stufe ist
mit einer perforierten Metallplatte getrennt, welche so ausgelegt
ist, dass sie einen Rückfluss
von Flüssigkeit
minimiert. Das verdampfte, dehydrobromierte Produkt der Reaktion,
d.h. 4-Brom-3,3,4,4-tetrafluorbuten, und Wasserdampf steigen durch
die Kolonne auf, was eine Bewegung veranlasst und ein nach oben
gerichtetes Mitreißen
der nicht miteinander vermischbaren flüssigen, organischen und wässrigen
Phasen. Die Reaktionswärme
hält die
Temperatur auf dem Boden der Kolonne bei annähernd 75°C und die Temperatur an der
Spitze der Kolonne bei annähernd
57°C. Der
Druck an der Spitze der Kolonne wird bei dem Umgebungsdruck gehalten. Wenn
die zwei flüssigen
Phasen durch die Kolonne nach oben fließen, dann verdampft die Flüssigkeit kontinuierlich,
wobei sich ein flüchtiges
Produkt bildet, und der Druck fällt
kontinuierlich ab. Der Dampf und die Flüssigkeit von der Spitze der
Kolonne werden zu einem Kondensator geleitet und auf 25°C abgekühlt. Die
organische Flüssigkeitsphase
aus dem Kondensator besteht aus 4-Brom-1,1,2,2-tetrafluorbuten.