DE765968C

DE765968C - Verfahren zur Unterbrechung von Kettenreaktionen bei der Oxydation von Kohlenwasserstoffen in Gasform, wie der Oxydation von Methan bei der Formaldehydstufe

Info

Publication number: DE765968C
Application number: DEG104141D
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Zechetmayr
Original assignee: Gutehoffnungshutte Oberhausen AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Oberhausen AG
Priority date: 1941-09-27
Filing date: 1941-09-27
Publication date: 1953-04-09

Description

Verfahren zur Unterbrechung von Kettenreaktionen bei der Oxydation von Kohlenwasserstoffen in Gasform, wie der Oxydation von Methan bei der Formaldehydstufe Kettenreaktionen, wie die der langsamen Oxydation von Kohlenwasserstoffen- in Gasform und in Gegenwart von Sauerstoff, insbesondere von Methan,-verlaufen, wenn sie nicht unterbrochen werden, über eine Reihe von Zwischenprodukten zur Endstufe, nämlich Kohlensäure und Wasserdampf. Die rationelle Herstellung z. B. von Formaldehyd aus Kohlenwasserstoffen, insbesondere Methan, erfordert, daü die Kette bei der höchsterreichbaren Konzentration an Formaldehvd unterbrochen wird. Es bestehen hierfür mehrere bekannte Möglichkeiten, nämlich das Abschrecken durch unmittelbares Einführen. eines kalten Mediums, z. B. von Kaltgas oder Wasserdampf, oder durch Einspritzen von Wasser in das heiße Reaktionsgemisch oder das Abschrecken des letzteren im Wärmeaustausch mit dem kalten frischen Reaktionsgemisch, welches dadurch weitgehend vorgewärmt wird.
Die Gewinnung beispielsweise von Formal.dehyd. aus Kohlenwasserstoffen, insbesondere Methan, durch langsame Oxydation ist eine Gleichgewichtsreaktion, d. h. bei einer bestimmten Konzentration von Sauerstoff und Methan und einer bestimmten Temperatur kann nur eine bestimmte Formaldehydmenge gebildet werden. Da bei dieser Reaktion mit einem Überschuß an Sauerstoff gearbeitet werden muß, ist neben letzterem noch nicht umgesetztes Methan vorhanden. Weiterhin sind noch die Produkte des bereits oxydierten Formaldehyds .wie Ameisensäure, Kohlensäure und Wasserdampf, sowie die des bereits zerfallenen Formaldehyds, wie Kohlenoxyd und Wasserstoff, im Reaktionsgemisch anwesend.
Die praktischerreichbareAusbeute an Formaldehyd bei der langsamen Oxydation von Methan beträgt daher nur einen Bruchteil der theoretisch möglichen. Aus diesem Grunde ist e: notwendig, soll dieses Verfahren' überhaupt wirtschaftlich sein, die fühlbare Wärme des heißen Reaktionsgases für den Wärmeaustausch mit dem kalten Reaktionsgemisch nutzbar zu machen, wobei gleichzeitig die Kettenreaktion bei der erreichbaren Höchstkonzentration an Formaldehyd durch Abschrecken abzubrechen ist, um den Zerfall des bereits gebildeten Formaldelivds zu verhindern.
Erfindungsgemäß «-erden derartige Kettenreaktionen im erwünschten Stadium vorteilhaft dadurch abgebrochen, daß der Wärmeaustausch zwar an metallischen Flächen vollzogen wird, eine direkte Berührung des heißen Reaktionsgases mit Metallen aber vermieden wird, denn durch diesen Kontakt wird der Zerfall z. B. des gebildeten Formaldehyds katalytisch begünstigt.
Es ist bereits bekannt, z. B. das heiße formaldehydhaltige Reaktionsgemisch in Wärmeaustausch mit der zur katalytischen Oxydation vonMetliylalkolioldämpfen erforderlichenLuftmenge zu bringen. Diesem bekannten Verfahren fehlt jedoch die Erkenntnis, daß der Zerfall des erwünschten Verfahrensproduktes durch Berührung mit metallischen Flächen oder Rohren katalytisch begünstigt wird und dadurch eine Ausbeuteverminderung eintritt.
ach einem anderen bekannten Verfahren werden die Reaktionsräume zur Bildung des Formaldehyds mit Lösungen aus -N atriumchlorid, Calciumciilorid und Zinkchlorid behandelt.
Demgegenüber vermittelt das erfindungsgemäßeVerfahren die Erkenntnis, daß es vorteilhaft ist, wenn auch die wärmeaustauschenden metallischen Flächen und Rohre, an welchen das heiße Reaktionsgas zwecks Wärmeaustausches mit dem kaltenFrischgas vorbeigeführt wird, mit einem nichtmetallischen Überzug, zweckmäßig einer Mischung aus _Natrium-oder Calciumsilicat, und mindestens zwei Oxyden der zweiten Gruppe des Periodischen Systems und N atriumhy droxyd behandelt werden.
Die schnelle Abschreckung des heißen Reaktionsgasgemisches und damit eine gute Wärmeübertragung an das kalte Reaktionsgas ist wesentlich; dies wird durch dünne Auftragung der Schutzschicht auf metallische Rohre erreicht.
Beispiel i. Das etwa 62o° heiße Reaktionsgas, bestehend aus 48 0loMethan und etwa io % Sauerstoff als Reaktionsteilnehmer, enthielt 3 g/-N m3 gebildeten Formaldehyd und wurde im Wärmeaustausch gegen das vorgewärmte Reaktionsgas, im wesentlichen bestehend aus einem Methan-Luft-Gemisch, das in einem hitzebeständigen Eisenrohr strömt, geführt. Am Austrittsende dieses Eisenrohres wurde festgestellt, daß der ursprüngliche Fornialdehydgehalt durch -Nachverbrennung auf 1,8 gl\m-" vermindert wurde.
7. Bei einem Anstrich des Rohres, bestehend aus 5 Gewichtsteilen \ atronwasserglas, i Gewichsteil Magnesiumoxyd, i Gewichtsteil Zinkoxyd, o,i Gewichtsteil \a.-Hydroxyd, ergab sich, daß der Formaldehydgelialt nach dem Wärmeaustausch 3 g betrug, d. h. daß kein feststellbarer Verlust eingetreten war. Der Anstrich war nach Versuchsende völlig unverändert und deckte die gesamte Eisenhaut des Wärmeaustauschrohres.

Claims

PATEN TA\SPRL'CHE: i. Verfahren zur Unterbrechung von Kettenreaktionen bei der Oxydation von Kohlenwasserstoffen in Gasform, wie der Oxydation von Methan bei der Formaldeiiydstufe, dadurch gekennzeichnet, daß man bei dem nach Erreichung der gewünschten Oxydationsstufe erfolgenden, an sich bekannten Wärmeaustausch zwischen den abgeführten heißen Reaktionsgasen und dem Frischgas an metallischen Flächen eine direkte Berührung der heißen Reaktionsgase mit den metallischen Flächen durch einen nichtmetällischenÜberzug derselben vermeidet.
2. Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht metallischer Überzug angeordnet wird, der aus einem Anstrich aus -Natrium-oder Calciumsilicat und mindestens zwei Oxyden der Elemente der zweiten Gruppe des Periodischen Systems, vorzugsweise :Magnesium- und Zinkoxyd, besteht, dem eine geringe Menge einer -,väßrigen Lösung von Hydroxyden der Alkali- oder bzw. und Erdalkalimetalle zugesetzt ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Chemisches Zentralblatt, 1931, Bd. II, S.1381; deutsche Patentschrift \7r. 403 429; französische Patentschrift 1N r. 84,4 596.