DER0010267MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. November 1952 Bekanntgemacht am 24. Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

In der Patentanmeldung R 8098 IVb/120 wurde ein Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung der katalytischen 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. Nach dem Durchgang durch ausreichend lange, vorzugsweise rohrförmige Reaktionsräume trennen sich die entstandenen Reaktionsprodukte in einem nachgeschalteten Abscheidegefäß infolge wesentlicher Herabsetzung ihrer Geschwindigkeit in gasförmige, wäßrige und ölige Bestandteile. 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.

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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 Geschwindig-

.P keit der Reaktionsm.ischung. 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 , Betriebsunter-

■15 brechung, oft sogar, den Ausbau der Rohrleitung oder die Heraussehneiduiig ,der verstopften Rohrabschnitte.

Es wurde gefunden, daß sich für eine kontinuierliche, mit inniger Durchmischung der gasförmigen und flüssigen Reaktionsteilnehmer 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.

• 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 ausgestattete Druckgefäße hintereinartderschälten, wobei die am oberen Ende des Druckgefäßes austretende Reaktionsmischung im Kopf des nächsten Druckgefäßes eingeleitet wird.

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.

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 Lösungsmitteldämpfe am oberen Ende der Kühlmäntel abgezogen und einem Dampfsammler zugeführt wer-, den. 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.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Ausführungsbeispieles dargestellt.

Fig. ι zeigt einen axialen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Reaktionsrohr und

Fig. 2 die Außenansicht einer miteinander verbundenen Gruppe von Reaktionsgefäßen nebst schematischer Darstellung des Kühlmittelkreislaufes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung der unter gegenseitiger inniger Mischung aller Reaktionsteilnehmer auszuführenden Oxosynthese besteht aus einem Rohr 1, dessen Wandstärke dem Reaktionsdruck angepaßt ist. Oben und unten ist das Reaktionsrohr 1 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 1 dicht anliegen. Die Schraubenfläche kann in beliebiger Weise, z. B. aus einzelnen Ringplatten oder aus einem zusammenhängenden Streifen, hergestellt sein.

. Nach Abnahme der unteren Flanschplatte 3 kann die Schraubenfläche S 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.

Durch entsprechende Verminderung der Schraubenganghöhe erhält man langgestreckte Reaktionsräume von beliebigem Querschnitt. Wenn das Druckrohr 1 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 11 bis 12 mm Durchmesser entsprechen würde. '

Die Zuführung der Reaktionsmischung kann am unteren Flansch 3 durch eine Rohrleitung 6 und die Ableitung der ausreichend lange Zeit zur Reaktion gekommenen Mischung am oberen Flansch 2 durch ein,e Rohrleitung 7 erfolgen. Man kann aber auch mit umgekehrter Durchfluß richtung der Reaktionsteilnehmer arbeiten.

Um die Außenfläche des Druckrohres 1 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.

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Aus Fig. 2 ist die Hintereinanderschaltung von drei Reaktionsgefäßen ii, 12 und 13 ersichtlich. Die aus olefinischen Kohlenwasserstoffen, wäßriger Katalysatorlösung und Wassergas bestehende Reaktionsmischung, die vorher in geeigneter Weise in Mischvorrichtungen hergestellt wurde, tritt durch Rohrleitung 14 am unteren Ende des Reaktionsrohres 11 ein. Durch Überleitungsrohr 15 und 16 gelangt die Reaktionsmischung in die beiden nachgeschalteten Rohre 12 und 13. Am Kopf des letzten Rohres verläßt die Reaktionsmischung das Druckgefäß, um mit Hilfe eines Abscheidegefäßes in gasförmige, ölige und wäßrige Bestandteile getrennt zu werden.

Die Kühlräume aller Reaktionsrohre sind am unteren Ende durch Rohrleitungen 18 und am oberen Ende durch Rohrleitungen 19 miteinander verbunden. Im Dampfsammler 20 befindet sich ein Vorrat des verwendeten Kühlmittels, das durch

•20 Rohrleitung 21 dem unteren Ende der um die Reaktionsrohre gelegten Kühlmäntel zugeführt wird. Am oberen Ende der Rohrgruppe 11/13 werden die durch Wärmeaufnahme entstandenen Lösungsmitteldämpfe mit Hilfe der Rohrleitungen 19 in den Dampfsammler geleitet, wo eine Trennung in flüssige und gasförmige Bestandteile eintritt.

Die Lösungsmitteldämpfe gelangen durch Rohrleitung 23 in einen Wärmeaustausch 24, wo sie zur Erzeugung von Betriebsdampf oder zur Erwärmung von Betriebslösungen verwendet werden. Hierbei kondensieren sich die Lösungsmitteldämpfe und fließen durch Rohrleitung 25 in Verbindung mit dem im Dampfsammler 20 flüssig abgeschiedenen Kühlmedium durch Leitung 21 zum Ende derReaktionsrohre 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 innerhalb des Erfmdungsgedankens in mehrfacher Weise abändern. Die gruppenweise zusammengefaßten Reaktionsgefäße können sämtlich hintereinander oder beispielsweise hintereinander und teilweise parallel von der Reaktionsmischung durchströmt werden. Man kann sämt- liehe 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.

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. ·

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Ausführung der Oxosynthese nach dem Verfahren der Patentanmeldung R 8098 IVb/12 b, bestehend aus einem zylindrischen Druckgefäß (1), das mit einer feststehenden koaxialen Schraubenwindung (5) geringer Steigung derart ausgestattet ist, daß die Außenränder der den Schraubenkanal bildenden Blechfläche möglichst dicht an die Innenwandung des zylindrischen Druckgefäßes (1) anliegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenspindel (4) hohl ausgebildet und mit Zu- bzw. Abflußleitungen für ein Kühlmedium versehen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Druckgefäßes (1) derart mit einem gas- und flüssigkeitsdicht angeschweißten Mantelblech (8) umkleidet ist, daß zwischen der Außenfläche des Druckrohres (1) und dem Mantelblech (8) ein Durchflußraum für Wärmeaustauschmedien entsteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mit Schraubenkanälen (5) versehene Druckgefäße (1) nebeneinander angeordnet sind und nacheinander von der innigen Mischung der Reaktionsteilnehmer durchflossen wird, während die an der Außenfläche der Druckgefäße (11, 12, 13) befindlichen Kühlmantel an einem gemeinsamen Druckausgleichsbehälter angeschlossen sind.

Angezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2540706, 2566159.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen