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Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von öligen Stoffen durch Kondensations-
und Polymerisationsreaktionen nach Friedel-Crafts Die Kondensations- und Polymerisationsreaktionen
mit Katalysatoren nach Friede 1- C r a f t s und ganz allgemein alle Reäktionen,
die mit Hilfe dieser Art von Katalysatoren ausgeführt werden, sind immer als im
wesentlichen diskontinuierliche Arbeitsweisen beschrieben worden. Tatsächlich ergeben
diese Reaktionen, auch wenn sie zu öligen, mehr oder weniger viskosen Produkten
führen, nicht unmittelbar das Endprodukt, sondern eine Komplexverbindung, die künstlich,
z. B. durch Waschen mit Wasser, zersetzt werden muß. Andererseibs wird durch die
große Viskosität der erhaltenen Produkte sehr häufig bedingt, daß die Komplexverbindung
vor ihrer Zersetzung durch ein Lösungsmittel sehr stark verdünnt werden muß. In
der Mehrzahl der Fälle verwendet man diese Verdünnung und. Waschung, um die Polymerisation
beim gewünschten Grade zu unterbrechen, d. h. also um die Dauer der Reaktion zu
regeln.
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Obwohl bereits früher die Möglichkeit-, den Polymerisationsgr:ad durch
die Mengenverhältnisse der Reaktionsbestandteile zu regeln, angegeben worden ist,
wurde im Zuge von Vorarbeiten praktisch nachgewiesen, daß man z. B. zu verhältnismäßig
niedrigen Polymerisationsgraden (Molekulargewichten in der Größe von 300
bis 5-01o) gelangen kann, indem man die Reaktion bis zum Ende verlaufen läßt, d.
h. .also bis zum Ende der Chlorwasserstoffentwicklung,
wenn man
z. B. eine aromatische Verbindung und ein Allcyldihalogeni-d kondensiert.
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Es wurde nun diese Feststellung sowie auch die Gegenwart eines großen
Überschusses des Lösungsmittels dazu verwendet, um die Reaktion kontinuierlich zu
gestalten. Das Lösungsmittel kann einer der in Reaktion tretenden Bestandteile oder
ein dritter Körper sein.
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Nach der ,Erfindung wird die Umsetzung anstatt in einem Behälter in
einer Kolonne, d. h. in einer Reihe von übereinander angeordneten Elementen ausgeführt,
in welche die zu behandelnden Produkte am oberen Ende eintreten. Die Höhe der Kolonne
wird danach berechnet, daß die Reaktion beendet ist, wenn die Produkte im Bodenbehälter
anlangen. Die notwendige Reaktionswärme wird durch das Sieden des Lösungsmittels
geliefert, dessen Dämpfe von unten nach oben steigen und sich im oberen Teil kondensieren,
so daß sie einen Rücklauf des Lösungsmittels gewährleisten, der den Durchsatz begünstigt.
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Eines der Merkmale des Verfahrens gemäß der Erfindung unterscheidet
sich also wesentlich von den bekannten Arbeitsweisen dadurch, daß hierbei eine Bodenkolonne
und nicht ein Kontaktturm verwendet wird, wie dieses z. B. in der USA.-Patentschrift
2 222 oin der Fall ist.
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Im Bodenbehälter erhält man also die in dem Lösungsmittel gelöste
komplexe Verbindung. Es ist daher möglich, eine fortlaufende Entnahme dieser Komplexverbindung
auszuführen, um diese nachfolgend einer Waschung und Abscheid'ung zu unterwerfen,
was ohne Schwierigkeit kontinuier= Tich durchgeführt werden kann.
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Der Halogenwasserstoff wird fortlaufend im oberen Teil der Kolonne
frei und kann durch Waschen oder beliebige andere Mittel zurückgewonnen werden.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird nachstehend eine der möglichen
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf das in Abb. i dargestellte Schema einer.
Anlage beschrieben.
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,Es soll z. B. Dibenzyl, das in einem heizbaren Behälter i enthalten
ist, mit Butylchlorid, das in dem Behälter 2 in, Komplexverbindung mit Aluminiumchlorid
untergebracht ist, alkyliert -,verden. Diese beiden Behälter speisen fortlaufend
den oberen Teil einer Bodenkolonne 3, die mit einer nicht dargestellten Heizvorrichtung
versehen ist. In einer derartigen Reaktion ist das Lösungsmittel Butylchlorid, von
dem ein überschuß in geschlossenem Kreislauf in der Vorrichtung zirkuliert.
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Der Bodenbehälter q. der Kolonne 3 ist mit einer Regelvorrichtung
zum Abziehen bei konstantem Flüssigkeitsspiegel versehen. Man hält den Bodenbehälter
auf einer Temperatur von g5°, während der obere Teil auf einer Temperatur von 6o°
infolge des Rückflusses des Butylchlori.ds durch Leitung 5 gehalten wird, das von
dem Kondensator 6 und: der Kühlvorrichtung 7 kommt. Der durch die Leitung 8 frei
werdende Chlorwasserstoff wird in beliebiger Weise, z. B. durch einen Wasserstrom,
in einer Schlange 9 absorbiert. Die Abscheidevorrichtung fo ermöglicht die Rückgewinnung
der geringen Menge Butylchlorid, die etwa mitgerissen worden ist. Die ölige Komplexverbindung,
die aus dem Kondensationsprodukt und Aluminiumchlorid, in überschüssigem Butylchlorid
gelöst, besteht, wird von dem Bodenbehälter abgezogen und im Gefäß 12 abgeschieden.
Die untere Schicht wird in den oberen Teil der Kolonne durch die Pumpe 13 zurückgeführt.
Die obere Schicht wird im Gefäß 14 hydrolysiert und nach der Waschung im Gefäß 15
in ihre Bestandteile geschieden. Der verwendete Katalysatorrückstand kann durch
die Leitung 16 abgezogen werden. Selbstverständlich stellt die gesamte Behandlung
der Komplexverbindung keinen Teil der Erfindung dar und selbstverständlich kann
die zur Zersetzung der Komplexverbindung führende Hydrolyse durch Neutralisation
vollendet werden oder in bekannter Weise durch eine Behandlung in Alkohol mit nachfolgender
Auswaschung ersetzt werden.
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Es ist zu bemerken, daß das Verfahren in der gleichen Anlage in kontinuierlicher
Ausführungsweise zur Ausführung von mehreren aufeinanderfolgenden Reaktionen, z.
B. einer Kondensation mit nachfolgender Alkylierung, besonders geeignet ist. Es
.genügt, eine ausreichend hohe Kolonne zu benutzen, in deren oberem Teil die zu
kondensierenden Produkte einzuführen und sodann auf einem mittleren Boden an einem
Punkt, wo die Kondensationsreaktion beendet ist, das Alkylchlorid einzuleiten. Die
bei der Kondensation gebildete Komplexverbindung genügt im allgemeinen, um die Alkylierungsreaktion
zu - katalysieren. Erforderlicherweise führt man, mit dem Alkylchlorid- eine geringe
Menge von frischem. Aluminiumchlorid oder von einem anderen geeigneten Katalysator
ein.
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Das Verfahren ist gleichfalls gut geeignet für Reaktionen, in denen
einer der Stoffe- gasförmig ist. So wird man, z. B. wenn die Alkylierung mit einem
gasförmigen Chlorid durchgeführt werden muß, am Fuße der Kolonne dieses Chlorid
oder eine Mischung aus Chlorid, nicht umgesetztem Olefin und TI Cl und am Kopf der
Kolonne das zu. alkylierende Produkt einführen. Man erhält einen Durchlauf im Gegenstrom,
der insbesondere zur Erzielung hoher Ausbeuten. günstig ist.
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Es ist gleichfalls gefunden worden, daß es bei den Reaktionen und,
hauptsächlich bei den Kondensationsreaktionen von Vorteil ist, die Erhitzung der
Komplexverbindungen nicht unnötig zu verlängern, und daß es daher zweckmäßig ist,
die Komplexverbindung nicht- in den Bodenbehälter der Kolonne oder in den Kocher,
wo die Erhitzung stattfindet, gelangen zu lassen. InÜbereinstnmmung mit dieser Ausführungsform
fällt das vom letzten Boden der Kolonne Überfließende nicht in den Bodenbehälter,
sondern wird über eine Abscheidevorrichtung geleitet. Man schickt in den Bodenhehälter
der Kolonne die gesamte Menge oder einen Teil des Rücklaufs des Lösungsmittels.
Die von dem Bodenbehälter ausgehenden Dämpfe durchströmen in einer Verbindungsröhre,
ohne in die
Kolonne einzuströmen, den bereits vorstehend, erwähnten
letzten Boden, um auf dem vorletzten Boden einzuströmen.
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Die Abb. 2 und 3 der Zeichnung zeigen in schematischer Weise zwei
Anlagen, die diese Merkmale besitzen und dem vorstehenden Beispiel entsprechen,
wobei die gleichen Bezugszeichen wie bei diesem für die entsprechenden Teile beibehalten
worden sind.
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In der Abb. 2 teilt sich der Rücklauf 5 in, zwei Teile. Ein Teil geht
bei 17 auf den ersten: Boden zurück, wo er einen Überschuß an B.utylchlorid im oberen
Teil der Kolonne gewährleistet, während ein anderer Teil durch die Leitung 18 in:
den. Bodenbehälter q. zurückgeführt wird, dessen. Heizanlagen nicht dargestellt
sind. Die Flüssigkeit des letzten Bodens ilg gelangt nach Abkühlen in dem Wä@rmeaustauscher
21 (Abb. 2), dessen Kühlflüssigkeit bei 23, eintritt und bei 22 austritt, in einen
Abscheid er 12, während die Dämpfe des Bodenbehälters q. unmittelbar auf den vorletzten
Boden 2o gelangen, wo sie in die Flüssigkeit dieses Bodens einströmen und sodann
von Boden zu Boden aufsteigen.
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Eine Leitung 26 vereinigt das obere Ende des Behälters i#2 mit dem
Gipfelpunkt der Steigleitung 27. Diese Leitung dient zur Herstellung des Gleichgewichts
im Leitungsnetz, damit sich nicht Gas am Gipfelpunkt der Steigleitung 27 ansammelt.
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Infolge der Siedetemperatur des Butylchlorids beträgt die Temperatur
am Fuße der Kolonne nur etwa 70°, woraus sich Vorteile ergeben. Wenn man nämlich
beim diskontinuierlichen Verfahren bestrebt ist, die Temperatur am Ende der Reaktion
auf 9o bis 95° zu erhöhen, so geschieht dies einzig aus dem Grunde, um die Reaktion
zu beschleunigen und zu vollenden.
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Beim vorliegenden Verfahren hängt die Dauer der Reaktion für eine
gegebene Zuführungsmenge nur von der Zahl und dem Fassungsvermögen der Boden .ab.
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In der Abb. 3 ist eine. andere Ausführungsform der Erfindung schematisch
dargestellt, gemäß der das Abscheiden anstatt in der Kälte in, der Wärme ausgeführt
wird. Diese Ausführungsform kann für besonders viskose Produkte bedeutungsvoll sein.
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Bei dieser Ausführungsform isst die Abscheidevorrichtung 12 in der
Kolonne 3 angeordnet, wobei sie lediglich der frühere Boden 19 der Kolonne
3 ist, dessen Fassungsvermögen wesentlich vergrößert ist, so daß hierbei eine richtige
Abschei,devorrichtung gebildet isst.
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Die untere Schicht wird bei 2q. abgezogen und wie bei den obigen Abb,.
i und 2 durch die Pumpe 13 aufgenommen und an den Kopf der Kolonne zurückgeführt.
Die obere Schicht wird bei 25 abgezogen und wie in den Abb. i und 2 zu einer Hydrolyse
im Gefäß 1q. oder einer beliebigen anderen Behandlung geführt.