DE952525C

DE952525C - Device for the continuous execution of the oxo synthesis

Info

Publication number: DE952525C
Application number: DER10267A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Schnur; Dr Heinrich Tramm
Original assignee: CHEMISCHE VERWERTUNGSGESELLSCHAFT OBERHAUSEN MBH
Current assignee: CHEMISCHE VERWERTUNGSGESELLSCHAFT OBERHAUSEN MBH
Priority date: 1952-11-13
Filing date: 1952-11-13
Publication date: 1956-11-15

Description

Vorrichtung zur kontinuierlichen Ausführung der Oxosynthese Zusatz zum Patent 949737 Im Hauptpatent 949 737 wurde ein Verfahren zur kontinuieflichen Durchführung der kataly tischen Wassergasanlagerung an olefinische Kohlenwasserstoffe beschrieben, bei dem eine innige Mischung aus Olefinen, Kohlenwasserstoffen, katalytisch wirksamen wäßrigen Salzlösungen, Kohlenoxyd und Wasserstoff unter erhöhtem Druck durch im Verhältnis zu ihrem Querschnitt sehr lange Reaktionsräume mit solcher Geschwindigkeit geleitet werden, daß keine wesentliche Entmischung der Reaktionsteilnehmer eintritt.Device for the continuous execution of the oxo synthesis additive for patent 949737 In the main patent 949 737 a process for continuous Implementation of the catalytic water gas attachment to olefinic hydrocarbons described, in which an intimate mixture of olefins, hydrocarbons, catalytically effective aqueous salt solutions, carbon dioxide and hydrogen under increased pressure through reaction spaces that are very long in relation to their cross-section at such a speed be conducted so that no significant segregation of the reactants occurs.

Nach dem Durchgang durch ausreichend lange, vorzugsweise rohrförmige Reaktionsräume trennen sich die entstandenen Reaktionsprodukte in einem nachge&chalteten Abscheidegefäß infolge wesentlicher Herabsetzung ihrer Geschwindigkeit in gasförmige, wäßrige und ölige Bestandteile. After going through sufficiently long, preferably tubular In the reaction chambers, the reaction products formed are separated in a downstream one Separation vessel as a result of a significant reduction in its speed in gaseous, aqueous and oily components.

Das gasförmige Medium und die wäßrige Katalysatorlösung kehren nach gegebenenfalls vorgenommener Zwischenbehandlung in den Verfahrenskreislauf zurück. Die öligen Bestandteile werden durch Fraktionierung in üblicher Weise in reine Aldehyde, Aldehydgemische, Alkohole, Alkoholgemische, nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffe und hochsiedende Bestandteile (Dicköle) zerlegt.The gaseous medium and the aqueous catalyst solution return any intermediate treatment carried out back into the process cycle. The oily components are fractionated in the usual way into pure aldehydes, Aldehyde mixtures, alcohols, alcohol mixtures, unreacted hydrocarbons and high-boiling components (thick oils) broken down.

Dieses Verfahren wird beispielsweise in Rohren von ungefähr Io bis 20 mm innerem Durchmesser ausgeführt. Diese mit Rücksicht auf den herrschenden Gasdruck und die erforderliche Geschwindigkeit der Reaktionsmischung engen und langen Rohre pflegt man in Form von Rohrschlangen anzuordnen, die zur Abführung der Reaktionswärme von einem Kühlmedium umgeben sind. Bei dieser Anordnung lassen sich eingetretene Rohrverstopfungen oder an den inneren Rohrwandungen entstandene Ablagerungen von festen Bestandteilen nur schwer feststellen und beseitigen. Die Reinigung der verwendeten Rohrschlangen erfordert in jedem Falle eine zeitraubende Betriebsunterbrechung, oft sogar den Ausbau der Rohrleitung oder die Herausschneidung der verstopften Rohrabschnitte. This method is used, for example, in pipes from approximately Io to 20 mm inner diameter. This with regard to the prevailing gas pressure and the required speed of the reaction mixture narrow and long tubes one usually arranges in the form of pipe coils, those for the dissipation of the heat of reaction are surrounded by a cooling medium. With this arrangement can occur Pipe blockages or deposits of on the inner pipe walls It is difficult to identify and remove solid components. The cleaning of the used In any case, pipe coils require a time-consuming business interruption, often even the removal of the pipeline or the cutting out of the clogged pipe sections.

Es wurde gefunden, daß sich für eine kontinuierliche, mit inniger Durchmischung der gasförmigen und flüssigenwReaktionsteilnehmer durchzuführende Oxosynthese am besten zylindrische Druckgefäße eignen, die in ihrem Inneren eine Schraubenwindung geringer Ganghöhe besitzen. Die Außenränder der den Reaktionskanal bildenden Schraubenflächen sollen hierbei der Innenwandung des zylindrischen Druckgefäßes möglichst eng anliegen. It has been found that for a continuous, with more intimate Mixing of the gaseous and liquid reactants to be carried out Oxosynthesis is best suited to cylindrical pressure vessels with a Have screw turns of low pitch. The outer edges of the reaction channel forming helical surfaces are supposed to be the inner wall of the cylindrical pressure vessel fit as tightly as possible.

Die zur Bildung des Reaktionskanals dienende Schraubenfläche wird zweckmäßig um einen Stab herumgelegt, der als Schraubenspindel in der Achse des Druckgefäßes angebracht ist. Auf diese Weise lassen sich Reaktionskanäle von geringem Querschnitt und beliebiger Länge leicht herstellen. Zur Gewinnung ausreichend langer Reaktionswege kann man mehrere mit Schraubenflächen aúsgestattete Druckgefäße hintereinanderschalten, wobei die am oberen Ende des Druckgefäßes austretende Reaktionsmischung im Kopf des nächsten Druckgefäßes eingeleitet wird.The helical surface used to form the reaction channel becomes expediently placed around a rod that acts as a screw spindle in the axis of the Pressure vessel is attached. In this way, reaction channels of little Easily produce a cross-section and any length. To obtain sufficiently long Reaction paths one can connect several pressure vessels equipped with screw surfaces one after the other, the reaction mixture exiting at the upper end of the pressure vessel in the head of the next pressure vessel is initiated.

Auch die bei der katalytischen Wassergasanlagerung an olefinische Kohlenstoffverbindungen entstehenden Wärmemengen lassen sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Reaktionsgefäße leicht abführen. Die Druckgefäße werden zu diesem Zweck an ihrer Außenfläche mit einem Mantelblech versehen, das beispielsweise gas- und flüssigkeitsdicht an die Außenfläche der Druckgefäße angeschweißt wird. Die entstehende Wärme läßt sich bei dieser Anordnung leicht mit Hilfe von verdampfenden Flüssigkeiten, beispielsweise mit Hilfe von Druckwasser, abführen, die zwischen dem Mantel und der Außenfläche des Druckgefäßes zirkulieren. Also that of the catalytic water gas attachment to olefinic The amount of heat produced by carbon compounds can be reduced when using the Easily remove reaction vessels according to the invention. The pressure vessels become this Purpose provided on its outer surface with a jacket plate, for example, gas and is welded to the outer surface of the pressure vessels in a liquid-tight manner. the The heat produced can easily be evaporated with this arrangement Liquids, for example with the help of pressurized water, drain that between circulate the jacket and the outer surface of the pressure vessel.

Die Kühlmittel von nebeneinander angeordneten Reaktionsräumen werden hierbei zweckmäßig gruppenweise zusammengefaßt. Das Kühlmedium fließt aus den Kühlzonen am unteren Ende der Reaktionsrohre zu, während die infolge der aufgenommenen Wärmemengen sich bildenden Lösungsmittel dämpfe am oberen Ende der Kühlmäntel abgezogen und einem Dampfsammler zugeführt werden. Hier erfolgt eine Trennung zwischen dem noch flüssigen und dem verdampften Kühlmittel Das verdampfte Kühlmittel wird in einem Wärmeaustauscher kondensiert, um darauf mit dem nicht verdampften Kühlmittel in den Kreislauf zurückzukehren. The coolants are from adjacent reaction chambers here it is expediently combined in groups. The cooling medium flows out of the cooling zones at the lower end of the reaction tubes, while the result of the amount of heat absorbed The solvent that forms is drawn off and vapors at the top of the cooling jackets be fed to a steam collector. Here there is a separation between the still liquid and the evaporated coolant The evaporated coolant is in one Heat exchanger condenses to be put in with the non-evaporated refrigerant return to the cycle.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Ausführungsbeispieles dargestellt. In the drawing, the device according to the invention is in the form of a Embodiment shown.

Fig. I zeigt einen axialen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Reaktionsrohr und Fig. 2 die Außenansicht einer miteinander verbundenen Gruppe von Reaktionsgefäßen nebst schematischer Darstellung des Kühlmittelkreislaufes. Fig. I shows an axial cross section through an inventive Reaction tube and FIG. 2 shows the external view of an interconnected group of Reaction vessels and a schematic representation of the coolant circuit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung der unter gegenseitiger inniger Mischung aller Reaktionsteilnehmer auszuführenden Oxosynthese besteht aus einem Rohr I, dessen Wandstärke dem Reaktionsdruck angepaßt ist. Oben und unten ist das Reaktionsrohr I durch Flansche 2 und 3 abgeschlossen. Innerhalb des Reaktionsrohres 1 befindet sich eine Schraubenspindel 4, um die eine Schraubenfläche 5 liegt. Der äußere Durchmesser der Schraubenfläche wird so bemessen, daß die Außenkanten der einzelnen Schraubengänge der inneren Fläche des Druckrohres I dicht anliegen. Die Schraubenfläche kann in beliebiger Weise, z. B. aus einzelnen Ringplatten oder aus einem zusammenhängenden Streifen, hergestellt sein. The device according to the invention for continuous implementation to be carried out with mutual intimate mixing of all reactants Oxo synthesis consists of a tube I, the wall thickness of which is adapted to the reaction pressure is. The reaction tube I is closed at the top and bottom by flanges 2 and 3. Inside the reaction tube 1 there is a screw spindle 4 to the one Helical surface 5 lies. The outer diameter of the screw surface is dimensioned in such a way that that the outer edges of the individual screw threads of the inner surface of the pressure pipe I fit tightly. The helical surface can be used in any way, e.g. B. from individual Ring plates or from a continuous strip.

Nach Abnahme der unteren Flanschplatte 3 kann die Schraubenfläche 5 mit der Spindel 4 herausgenommen werden. Die Reinigung des schraubenförmig angeordneten Reaktionskanals bietet darauf selbst bei sehr geringer Schraubenganghöhe keine Schwierigkeit, weil alle auf der Schraubenfläche, der Schraubenspindel oder an der Innenwandung des Druckrohres entstandenen Ablagerungen in kürzester Zeit entfernt werden können. After removing the lower flange plate 3, the screw surface 5 can be removed with the spindle 4. The cleaning of the helically arranged The reaction channel presents no difficulty even with a very small screw pitch, because all on the screw surface, the screw spindle or on the inner wall Deposits created by the pressure pipe can be removed in a very short time.

Durch entsprechende Verminderung der Schraubenganghöhe erhält man langgestreckte Reaktionsräume von beliebigem Querschnitt. Wenn das Druckrohr I beispielsweise einen Durchmesser von 50 mm, die Schraubenspindel 4 einen Durchmesser von 10 mm und die Schraubenfläche eine Steigung von 2 mm besitzt, dann steht ein Reaktionsraum von 40 qmm Querschnitt zur Verfügung, was einem Rohr von ungefähr II bis 12 mm Durchmesser entsprechen würde. By reducing the screw pitch accordingly, one obtains elongated reaction spaces of any cross-section. If the pressure pipe I for example a diameter of 50 mm, the screw spindle 4 a diameter of 10 mm and the screw surface has a slope of 2 mm, then there is a reaction space with a cross-section of 40 sq would correspond.

Die Zuführung der Reaktionsmischung kann am unteren Flansch 3 durch eine Rohrleitung6 und die Ableitung der ausreichend lange Zeit zur Reaktion gekommenen Mischung am oberen Flansch 2 durch eine Rohrleitung 7 erfolgen. Man kann aber auch mit umgekehrter Durchfluß richtung der Reaktionsteilnehmer arbeiten. The reaction mixture can be fed in at the lower flange 3 a pipeline6 and the discharge of the reaction that has taken a long enough time Mixing takes place at the upper flange 2 through a pipe 7. But you can also work with the reverse flow direction of the reactants.

Um die Außenfläche des Druckrohres I ist flüssigkeits- und gasdicht ein Blechmantel 8 angebracht, beispielsweise angeschweißt. Der hierdurch entstehende ringförmige Mantelraum dient zum Durchfluß des Kühlmediums, das beispielsweise am unteren Ende des Kühlmantels durch Rohr 9 eintritt, während die verdampften Kühlmittelanteile am oberen Ende des Reaktionsrohres durch Rohrleitungen 10 entweichen. The outer surface of the pressure pipe I is liquid and gas tight a sheet metal jacket 8 attached, for example welded. The resulting annular shell space is used for the flow of the cooling medium, for example on lower end of the cooling jacket enters through tube 9, while the evaporated coolant fractions escape through pipes 10 at the upper end of the reaction tube.

Aus Fig. 2 ist die Hintereinanderschaltung von drei Reaktionsgefäßen II, I2 und I3 ersichtlich. From Fig. 2 is the series connection of three reaction vessels II, I2 and I3 can be seen.

Die aus olefinischen Kohlenwasserstoffen, wäßriger Katalysatorlösutig und Wassergas bestehende Reaktionsmischung, die vorher in geeigneter Weise in Mischvorrichtungen hergestellt wurde, tritt durch Rohrleitung 14 am unteren Ende des Reaktionsrohres II ein. Durch Überleitungsrohr I5 und I6 gelangt die Reaktionsmischung in die beiden nachgeschalteten Rohre 12 und I3. Am Kopf des letzten Rohres verläßt die Reaktionsmischung das Druckgefäß; um mit Hilfe eines Abscheidegefäßes in gasförmige, ölige und wäßrige Bestandteile getrennt zu werden.Those from olefinic hydrocarbons, aqueous catalyst soluble and water gas existing reaction mixture previously suitably in mixing devices was produced, passes through conduit 14 at the lower end of the reaction tube II a. The reaction mixture enters the two through transfer pipes I5 and I6 downstream pipes 12 and I3. The reaction mixture leaves the top of the last tube the pressure vessel; to with the help of a separator into gaseous, oily and aqueous Components to be separated.

Die Kühlräume aller Reaktionsrohre sind am unteren Ende durch Rohrleitungen I8 und am oberen Ende durch Rohrleitungen 19 miteinander verbunden. Im Dampfsammler 20 befindet sich ein Vorrat des verwendeten Kühlmittels, das durch Rohrleitung 21 dem unteren Ende der um die Reaktionsrohre gelegten Kühl mäntel zugeführt wird. Am oberen Ende der Rohrgruppe II/I3 werden die durch Wärmeaufnahme entstandenen Lösungsmitteldämpfe mit Hilfe der Rohrleitungen 19 in den Dampfsammler geleitet, wo eine Trennung in flüssige und gasförmige Bestandteile eintritt. The cooling chambers of all reaction tubes are at the lower end by pipelines I8 and connected to one another at the upper end by pipes 19. In the steam collector 20 there is a supply of the coolant used, which is transported through pipe 21 is fed to the lower end of the cooling jackets placed around the reaction tubes. At the upper end of the pipe group II / I3, the heat absorption caused Solvent vapors fed into the steam collector with the help of pipes 19, where a separation into liquid and gaseous components occurs.

Die Lösungsmitteldämpfe gelangen durch Rohrleitung 23 in einen Wärmeaustausch 24, wo sie zur Erzeugung von Betriebsdampf oder zur Erwärmung von Betriebslösungen verwendet werden. The solvent vapors pass through pipe 23 in a heat exchange 24, where they are used to generate operating steam or to heat operating solutions be used.

Hierbei kondensieren sich die Lösungsmitteldämpfe und fließen durch Rohrleitunge5 in Verbindung mit dem im Dampfsammler 20 flüssig abgeschiedenen Kühlmedium durch Leitung 21 zum Ende der Reaktionsrohre zurück. Durch ein Drosselventil 26, das bei einem bestimmten Druck Dampf abblasen läßt, kann die Kühltemperatur in bekannter Weise konstant gehalten werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich inrierhalb des Erfindungsgexlankens in mehrfacher Weise abändern. Die gruppenweise zusammengefaßten Reaktionsgefäße können sämtlich hintereinander oder beispielsweise hintereinander und teilweise parallel von der Reaktionsmischung durchströmt werden. Man kann sämtliche Reaktionsrohre an einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf anschließen, wenn in allen Abschnitten des Verfahrens die gleiche Reaktionstemperatur aufrechterhalten werden muß. Sobald Reaktionsabschnitte mit verschieden hohen Temperaturen erforderlich sind, werden die Reaktionsgefäße gruppenweise mit getrennten Dampfsammlern verbunden.The solvent vapors condense and flow through Pipelines 5 in connection with the cooling medium separated in liquid form in the vapor collector 20 back through line 21 to the end of the reaction tubes. Through a throttle valve 26, which can blow off steam at a certain pressure, the cooling temperature in known Way to be kept constant. The device according to the invention can be inrierhalb of the invention in multiple ways. The grouped together Reaction vessels can all be one behind the other or, for example, one behind the other and partially flowed through in parallel by the reaction mixture. You can do all of them Connect reaction tubes to a common coolant circuit, if in all The same reaction temperature is maintained for portions of the process got to. As soon as reaction sections with different high temperatures are required the reaction vessels are connected in groups to separate steam collectors.

- Abweichend von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Abführung der Reaktionswärme in jeder anderen Weise, z. B. unter Verwendung von nicht verdampfenden Medien oder unter fortlaufender Abführung der Kühlmitteldämpfe, durchgeführt werden. Weiterhin kann man die Schraubenspindel 4 beispielsweise als Rohr ausbilden und mit einem Zu- und Abfluß für Kühlmedien versehen. Auf diese Weise ist eine besonders wirksame Kühlung der Reaktionsmischung möglich. - Deviating from the embodiment shown in the drawing the dissipation of the heat of reaction in any other way, for. B. using of non-evaporating media or with continuous removal of coolant vapors, be performed. Furthermore, the screw spindle 4 can be used, for example Form a tube and provide an inlet and outlet for cooling media. In this way a particularly effective cooling of the reaction mixture is possible.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for the continuous execution of the Oxo synthesis according to the method of the main patent 949 737, consisting of a cylindrical Pressure vessel (I) with a fixed coaxial screw thread (5) less Incline is equipped such that the outer edges of the screw channel forming Sheet surface as close as possible to the inner wall of the cylindrical pressure vessel (I) issue.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that the screw spindle (4) designed to be hollow and provided with inflow and outflow lines for a cooling medium will.

3. Apparatus according to claim I, characterized in that the outer surface of the pressure vessel (I) welded on in such a way with a gas- and liquid-tight Cladding sheet (8) is encased that between the outer surface of the pressure pipe (I) and the jacket plate (8) a flow space for heat exchange media is created.

4. Apparatus according to claim I to 3, characterized in that several pressure vessels (I) provided with screw channels (5) arranged next to one another are and flowed through one after the other by the intimate mixture of the reactants while the cooling jackets located on the outer surface of the pressure vessels (11, I2, I3) are connected to a common pressure compensation tank.

References considered: U.S. Patents No. 2,540 706, 2 566 I59.