NO116244B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av isopropanol.

Det har vært foreslått å fremstille isopropanol ved å føre en strøm

av gassformet propylen og vanndamp inn i et bad som består av svovelsyre og vann og som holdes på passende temperatur og hvor det isopropanol som frembringes blir ført med av gassen etter hvert som det fremstilles.

Med en slik fremgangsmåte er reaksjonsbadet stedet for flere reaksjoner eller hovedoperasjoner som foregår samtidig og som er:

Addering av propylen til svovelsyre:

Hydrolyse av det sure isopropylsulfat som derved frembringes;

Fordampning av det isopropanol som frembringes.

Fordampning av vann.

Dessuten foregår det bireaksjoner:

Dannelse av isopropyloksyd:

Fordampning av isopropyloksydet.

Reduksjon av HgSO^til S02.

Polymerisering av C-^Hg.

Hver av disse reaksjoner eller operasjoner påvirkes av følgende reaks jonsbetingelser:

Konsentrasjon av svovelsyren uttrykket ved forholdet

temperaturen,

tilstedeværelsen av katalysatoren,

trykket.

Således vil en større svovelsyrekonsentrasjon påvirke reaksjonen (1) i retning for større hastighet, mens den derimot virker ufor-delaktig på reaksjonen (2).

En mindre konsentrasjon, som er gunstig for reaksjonen (2), er derimot ugunstig for reaksjonen (1). Den har også til følge at det ved destillering fjernes en større mengde vann ved siden av isopropanolen og oksydet, noe som medfører ulemper når det gjelder varmeforbruk.

En økning av temperaturen fører til at det dannes polymerer, særlig hvis syrekonsentrasjonen er høy. Den fremskynder også dannelse av SOg. Derimot vil en sterk senkning av temperaturen være ugunstig for reaksjonshastigheten og dessuten vil den, ved at den senker dampspenningen for isopropanolen føre til at det ved utgangen av badet oppnås gass som inneholder meget lite alkohol slik at det blir kostbart å isolere dette produkt. Disse påvirkninger av reaksjonsfaktorene er gitt som eksempler for å vise at valget av arbeidsforhold for en slik fremgangsmåte til slutt er et kompromiss mellom påvirkninger som noen ganger er motstridende og at en av særegenhetene ikke kan betraktes som karakteristisk hvis den skilles fra de andre. Det er således bare bestemte kombinasjoner av ofte motvirkende reak3jonsbetingelser som gir teknisk gunstige produk-sjonsforhold. I patent nr. 95.826 er det således vist at hvis prosessen utføres ved atmosfæretrykk og uten katalysatorer oppnås økonomiske arbeidsforhold ved en konsentrasjon syre på

syre + vann

75%, en temperatur på 75°G og en mengde propylen ført gjennom badet på 2000 m5Aime/m3 bad.

Under disse forhold inneholdt de gasser som forlot badet ca. 40 g/m<3>alkohol, 1 g vann og 2 g isopropyloksyd. Alkoholen kunne fjernes fra gassen ved vasking i vann som ikke holdt tilbake det uoppløselige isopropyloksyd.

Alkoholen kunne da endelig oppnås ved destillering av en vandig oppløsning, mens det propylen som også inneholdt isopropyloksydet ble ført tilbake til badet. Takket være denne tilbakeføring var det eneste produkt som til slutt ble fremstilt isopropylalkohol. Naturligvis måtte badet motta vann i tilstrekkelig mengde til å kompensere for reaksjonsvannet ved dannelse av isopropanol og det vann som fordampet samtidig med dette i strømmen av propylen.

Det har nu vist seg at det er mulig å oppnå en høyere konsentrasjon av isopropanol i de gasser som forlater badet, uten å øke mengden av vann i disse gasser. Dette resultat medfører den fordel at det ved vasking av gassene fører til en vandig oppløsning av isopropanol som er mere konsentrert og hvis destillering er mere økonomisk.

Da dessuten den relative destillering av vann ut fra badet er mindre, er likeledes den varme smm tilføres badet, i forhold til den alkohol som frembringes, også mindre.

Dette resultat kan oppnås uten ugunstige følger, under bibehold

av de temperatur- og konsentrasjons-forhold som allerede er kjent som de beste med atmosfæretrykk, ved en øking av trykket i hele anordningen, inklusive vaskekolonnen. Dette resultat var ikke å vente, da den enkle tilpasning av loven for fordampning av en blanding av væsker, ville lede tanken hen på at økningen av trykket ikke ville endre innholdet av isopropanol i den gassformete blanding som passerer gjennom badet. Resultatet skyldes sannsynligvis den omstendighet at innholdet i badet i likevekt inneholder en større mengde fri alkohol.

Por de lavere trykk, legges det overraskende merke til et innhold

av isopropanol i gassene som er omtrent proporsjonal med trykket.

Kår imidlertid trykket overstiger 5-6 kg. abs., øker innholdet av isopropanol meget langsommere.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved fremstilling av isopropanol, hvor en strøm av propylen føres inn i et flytende bad som er sammensatt av svovelsyre og vann, fortrinnsvis i nærvær av en katalysator, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinne! sen er at følgende betingelser samtidig opprettholdes: Forholdet

innstilles på en verdi mellom 70 og 80%,

temperaturen holdes på 70-80°C, trykket holdes på 2,0 til 4,0 kg abs., og det isopropanol som dannes, føres med av gass-strømmen etter hvert som det dannes.

Tilstedeværelsen av katalysator er ikke uomgjengelig nødvendig, men fremgangsmåten omfatter også en eventuell anvendelse av katalysator, f.eks. et sølv- eller kobber-salt som kan innføres i badet.

En annen fordel ved det økte trykk i forhold til atmosfæretrykket er at time-fremstillingen pr. volumenhet av badet økes i samme forhold som konsentrasjonen av isopropanol i gassene. Følgen er at det material som trenges, selv om det er utført i tykkere material for å tåle trykket, tar mindre plass på grunn av sine mindre dimensjoner. Dette gjelder også for vaskekolonnen som skal holde tilbake isopropanolen i sirkulasjonsgassene.

Endelig er det lagt merke til at dannelsen av polymerer, som allerede er liten ved fremgangsmåten ved atmosfæretrykk blir ennu mindre ved fremgangsmåten under trykk, og det samme gjelder reduksjonen av svovelsyre til S02«

Det skal i denne forbindelse nevnes at det for mange år siden også

ble foreslått andre kombinasjoner av hydratiseringsparametre, men som ikke har ført til særlige økonomiske prosesser. Således er det i US patentskrift nr. 1.951.740 foreslått å hydratisere propylen i svovelsure bad. I patentskriftet foreslås det imidlertid at den dannede isopropanol destilleres ved hjelp av vanndamp, mens den foreliggende fremgangsmåte bygger på at den dannede isopropanol av-drives sammen med og ved hjelp av gassene som tilføres i overskudd. Dette medfører nedsatt varmeforbruk ved foreliggende fremgangsmåte. Videre foreslår det n«vnte patentskrift lavere svovelsyrekonsentrasjon og høyere badtemperatur enn ved den foreliggende fremgangsmåte.

Dette fører også til økt vanndestillasjon. Alt i alt fører den amerikanske metode til et stort ekstra dampforfcruk, og den foreliggende fremgangsmåte er således overlegen også denne tidligere foreslåtte metode.

Eksempel 1;

I et kar forsynt med en blyforing ble det ført inn 750 kg ren svovelsyre og 250 kg vann,.

Prosessen ble drevet slik at polypropylen som var satt i omløp ved hjelp av en vifte tilslutt ble dispergert i væsken. Karet omfattet likeledes innretninger for oppvarming eller kjøling av badet for å holde en omteent konstant temperatur.

Propylen ble innblåst ved et trykk på 3 kg'abs. i en mengde på 2180 m /time, regnet ved dette trykk, og temperaturen ble holdt på 80°C og vann ble tilsatt slik at konsentrasjonen av svovelsyren, uttrykt ved svovelsyre holder seg konstant på ca.

svovelsyre + vann

Badet ble etterhvert anriket på isopropanol, hvorav endel var fri' og resten forelå i form av isopropylsulfat, og de gasser som unnslapp fra badet inneholdt en større mengde isopropanol, inntil like-vektstilstand ble oppnådd.

Da denne likevekt var oppnåss, innneholdt badet 33,7% fri eller bundet isopropanol og svovelsyrekonsentrasjon, som definert ovenfor, var 75,9%.

De gaæer som forlot badet, inneholdet 103 g isopropanol pr. m 3.

De ble sendt direkte til en vaskekolonne med vann som holdt tilbake isopropanolen. Det propylen som forlot vaskekolonnen, ble ført tilbake til badet ved hjelp av viften, i tillegg til en mengde ny propylen som svarer til fremstillingen av isopropanol, altså 160 kg.

. Timeproduksjonen var 225 kg isopropanol.

Denne produksjon ble oppnådd i form av vandig 8% oppløsning ved foten av vaskekolonnen. Forbruket av damp som var nødvendig for å' oppnå de 225 kg isopropanol i form av 87% azeotrop var 450 kg, altså 1,75 kg pr. kg. azeotrop.

Eksempel 2;

I samme apparat som i eksempel 1, likeledes fylt med 750 kg svovelsyre og 250 kg vann, ble det tilført 2200 m pr. time propylen pr. time ved et trykk på 2 kg. abs.

I likevekt, ved 80°C, inneholdt badet 30% isopropanol, fri eller bundet, og svovelsyrekonsentrasjonen var 74,2%.

De gasser som unnslapp fra apparatet inneholdt 75. g/m isopropanol.

Timeproduksjonen var 165 kg isopropanol.

Destillering av den vandige 6% oppløsning av isopropanol som ble oppnådd ved foten av vaskekolonnen, krevet 440 kg damp, altså 2,5 kg pr. kg. azeotrop.

Til sammenligning ble det i samme apparat som lekeledes inneholdt 750 kg H SO^og 250 kg vann men som arbeidet ved atmosfæretrykk, 1 kg. abl. , blåst inn 2440 m^/time propylen. Ved temperaturen 78°C ble likevekten i badet oppnådd ved en svovelsyre-konsentrasjon på 75% og et innhold av isopropanol, fritt eller bundet, på 21%. Gassen inneholdt 40 g/m isopropanol.

Produksjonen var bare 97,5 kg/time.

Den vandige oppløsning ved foten av vaskekolonnen hadde en konsentrasjon på 3,5% som krevet et timeforbruk på 310 kg damp, altså 2,8 kg pr. kg. azeotrop.

Følgende tabell som gjengir resultatene fra ovenstående eksempler, vil klart vise fordelene ved fremgangsmåten.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av isopropanol ved å føre en strøm av propylen inn i et flytende bad som er sammensatt av svovelsyre og vann, fortrinnsvis i nærvær av en katalysator,karakterisert vedat følgende betingelser samtidig opprettholdes: forholdet

   innstilles på en verdi mellom 70 og BO/o, temperaturen holdes på 70-80°C, trykket holdes på 2,0 til 4,0 kg absolutt, og det isopropanol som dannes, føres med av gass-strømmen etter hvert som det dannes.