NO130008B

NO130008B -

Info

Publication number: NO130008B
Application number: NO03380/68A
Authority: NO
Inventors: C Kaplan; R Ripley
Original assignee: Du Pont
Priority date: 1967-08-30
Filing date: 1968-08-30
Publication date: 1974-06-24
Also published as: FI48356B; SE351665B; DE1794048C3; DK121820B; DE1794048A1; FI48356C; DE1794048B2; FR1603958A; NL6812303A; GB1217373A; NL157608B

Description

Oxydasj onsapparat for luftoxydasjon av alkylsubstituerte enkjemede hydrocarboner. Oxidation apparatus for air oxidation of alkyl-substituted monocyclic hydrocarbons.

Ved oxydasjon av eksempelvis p-xylen til p-toluylsyre frembringes realksjons-varme, som bare tildels kan bortføres med de med avluften fra oxydasjonsapparatet unnvikende xylen- og reaksjonsvanndam-per. Gjennomføres prosessen under lavere arbeidstrykk så kan, for bortføringen av den gjeneværende reaksjonsvarme, en en-kel mantelkjøling være tilstrekkelig. Med stigende arbeidstrykk blir den prosentu-elle andel av den reaksjonsvarme som ikke føres bort med avluften stadig større, slik at ekstra kjøleinnretninger er nødvendige når det skal oppnåes en optimal utnyttelse av reaksjonsrommet. Også nedsettelsen av oxydasjonstemperaturen i øyemed å for-bedre de kjemiske utbytter, øker denne varmeandel, som følge av forskyvning av partialtrykkforholdene i avluften. When, for example, p-xylene is oxidized to p-toluyl acid, heat of reaction is produced, which can only be partially removed with the xylene and reaction water vapor escaping with the exhaust air from the oxidation apparatus. If the process is carried out under lower working pressure, a simple jacket cooling may be sufficient to remove the remaining heat of reaction. With increasing working pressure, the percentage of reaction heat that is not carried away with the exhaust air becomes increasingly large, so that additional cooling devices are necessary when optimal utilization of the reaction space is to be achieved. Also the reduction of the oxidation temperature with a view to improving the chemical yields increases this heat proportion, as a result of displacement of the partial pressure conditions in the exhaust air.

Ved de hittil vanlig brukte stor-'tek-niske oxydasj onsapparater for luftoxyda-sjonen av eksempelvis p-xylen anvendes for bortføringen av den overskytende reak-sj onsvarme utenfor oxydasj onsapparatet anordnede kjøleapparater, gjennom hvilke oxydasjonsgodset ledes ved hjelp av sirkulasjonspumper. Denne fremgangsmåte kre-ver særlig ved lett brennbare og lett flyk-tige stoffer som oxyderes under trykk og som gir høytsmeltehde oxydasj onsprodukter som har tilbøyelighet til å utkrystalli-sere, kompliserte og kostbare innretnin-ger som på grunn av tilstoppinger, utette flensforbindelser, lekkende pakktaokser el-ler sleiperingtetninger på sirkulasjonspum-pene som hurtig utsettes for slitasje, stadig påny fører til driftsforstyrrelser, repara-sjonsomkostninger og materialtap. In the hitherto commonly used high-tech oxidation devices for the air oxidation of, for example, p-xylene, cooling devices arranged outside the oxidation device are used to remove the excess reaction heat, through which the oxidation material is led by means of circulation pumps. This method requires particularly in the case of highly flammable and highly volatile substances that oxidize under pressure and that give high-melting oxidation products that have a tendency to crystallize, complicated and expensive devices that, due to blockages, leaky flange connections, leaking packing shafts or slip ring seals on the circulation pumps which are quickly exposed to wear and tear, constantly leading to operational disruptions, repair costs and material loss.

Det viste seg nå at de beskrevne ulem-per kan unngås når den overskytende reaksjonsvarme føres bort gjennom et spesi-elt kjølesystem, som er innbygget i oxydasjonsapparatet og som består av vertikalt anordnete kjølerør, som inne i oxydasjonsapparatet ikke oppviser noen sveisesøm-mer, og som munner inn i utenfor oxydasjonsapparatet anordnete samlerør, samt en sirkulasjonsanordning for oxydasjonsgodset. It now turned out that the described disadvantages can be avoided when the excess heat of reaction is carried away through a special cooling system, which is built into the oxidation apparatus and which consists of vertically arranged cooling pipes, which inside the oxidation apparatus do not show any welding seams, and which opens into collecting pipes arranged outside the oxidation apparatus, as well as a circulation device for the oxidation material.

Anvendelsen av kjølerør, som ikke oppviser sveisesømmer og utenfor anordnete samlerør medfører den fordel at i oxydasjonsapparatet kan ingen sveisesømmer bli utette, og reparasjons-sveisninger i det indre av oxydasjonsapparatet kan derfor med sikkerhet unngås. The use of cooling pipes, which do not have welding seams and externally arranged collecting pipes, has the advantage that no welding seams can leak in the oxidation apparatus, and repair welding in the interior of the oxidation apparatus can therefore be safely avoided.

Kjølesystemet drives ved luftoxyda-sjonen av eksempelvis p-xylen fortrinsvis med fordampende kondensvann, da det herved er mulig ved forandring av damp-trykket nøyaktig å regulere temperaturen og hermed reaksjonsforløpet, og det unngås en utkrystallisering av høytsmeltende oxydasj onsprodukter. Selvfølgelig kan det for driften av kjølesystemet også anvendes andre skikkete væsker, resp. damper herav. The cooling system is operated during the air oxidation of, for example, p-xylene, preferably with evaporating condensed water, as it is thereby possible by changing the steam pressure to precisely regulate the temperature and thus the course of the reaction, and the crystallization of high-melting oxidation products is avoided. Of course, other suitable liquids can also be used for the operation of the cooling system, resp. vapors thereof.

For å oppnå den nødvendige sirkulasjon av oxydasj onsgodset i oxydasjonsapparatet, uten hjelp av sirkulasjonspumper, og for å forhindre en avsetning av spesi-fikt tyngre stoffer, må det i det minste an-ordnes et tilsvarende vidt dimensjonert sirkulasjonsrør, gjennom hvilket oxydasj onsgodset bringes til å sirkulere som følge av forskjellene i egenvekt av den sterkt med luft oppblandete væskesøyle i oxydasjonsapparatet og den luftfattige væske i sirkulasjonsrøret. For en helt feil-fri funksjonering av dette sirkulasjonsrør kreves det et særlig konstruert innstrøm-ningskammer ved sirkulasjonsrummets øvre tilslutningsende. In order to achieve the necessary circulation of the oxidizing material in the oxidation apparatus, without the aid of circulation pumps, and to prevent a deposit of specifically heavier substances, at least a correspondingly wide-dimensioned circulation pipe must be arranged, through which the oxidizing material is brought to to circulate as a result of the differences in specific gravity of the highly air-mixed liquid column in the oxidation apparatus and the air-poor liquid in the circulation pipe. For a completely error-free functioning of this circulation pipe, a specially constructed inflow chamber is required at the upper connection end of the circulation space.

Oppfinnelsen skal i det følgende for-klares nærmere under henvisning til ved-lagte tegning, som viser en hensiktsmessig utførelsesform av et oxydasj onsapparat med indre kjølesystem, konstruert i henhold til oppfinnelsens prinsipper. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the attached drawing, which shows a suitable embodiment of an oxidation apparatus with an internal cooling system, constructed according to the principles of the invention.

Apparatet toestår av en langstrakt, sy-lindrisk stående beholder, som ved sin nedre del er forsynt med en spreder 'for til-førsel av oxydasjonsluft, og ved sin øvre del med et utløp for avluften, slik som pilen viser. Apparatet er på kjent måte utstyrt med en kjølemantel med kjølemiddelinn-løp anordnet nedentil og kjølemiddelutløp oventil for et kjølemiddel, som f. eks. vann. I henhold til oppfinnelsen er det dessuten i apparatets indre innbygget et antall lang-strakte kjølerør A, se også snittet a—b, hvis nedre og øvre ender er ført ut gjennom kjølemantelens vegg til nedre og øvre samlerør B. Kjølemidlet tilføres gjennom et ved det nedre samlerør anordnet innløp, hvorfra det fordeles dels til kjølemantelen og dels til det indre kjølerør, hvorfra det strømmer ut til det øvre samlerør B, og derfra ledes bort gjennom et utløp, som pilen viser. For oxydasjonsgodsets sirkulasjon i oxydasjonsapparatet er det anordnet et utvendig sirkulasjonsrør C med en øvre tilkobling til mantelen, hvor det er anordnet et innstrømmingskammer D for å lette oxydasj onsgodsets innstrømning i sirkula-sjonsrøret. Dette munner inn i mantelens bunn. Ved hjelp av sirkulasjonsrøret kan det tilveiebringes en sirkulasjon av reak-sjonsblandingen. I henhold til oppfinnelsen kan man istedenfor sirkulasjonsrøret og innstrømningskammeret også anvende en sirkulasj onspumpe, med hvis hjelp oxydasj onsgodset på et hensiktsmessig sted fjer-nes fra oxydasjonsapparatet og ved et an-net sted atter innmates i apparatet. The apparatus consists of an elongated, cylindrical standing container, which is provided at its lower part with a spreader for the supply of oxidation air, and at its upper part with an outlet for the exhaust air, as shown by the arrow. The device is equipped in a known manner with a cooling jacket with a coolant inlet arranged below and a coolant outlet at the top for a coolant, such as e.g. water. According to the invention, a number of elongated cooling tubes A are built into the interior of the device, see also section a—b, the lower and upper ends of which are led out through the wall of the cooling jacket to the lower and upper collecting tubes B. The coolant is supplied through a at the lower collector pipe arranged inlet, from which it is distributed partly to the cooling jacket and partly to the inner cooling pipe, from where it flows out to the upper collector pipe B, and from there is led away through an outlet, as shown by the arrow. For the oxidation material's circulation in the oxidation apparatus, an external circulation pipe C is arranged with an upper connection to the mantle, where an inflow chamber D is arranged to facilitate the oxidation material's inflow into the circulation pipe. This opens into the bottom of the mantle. By means of the circulation tube, a circulation of the reaction mixture can be provided. According to the invention, instead of the circulation pipe and the inflow chamber, a circulation pump can also be used, with the help of which the oxidation material is removed from the oxidation apparatus at a suitable location and fed back into the apparatus at another location.

Ved hjelp av det i oxydasjonsapparatet i henhold til oppfinnelsen innebyggete kjølesystem i forbindelse med sirkulasjons-røret C og innstrømningskammeret D, kan man ikke tiare unngå ulempene med utenfor apparatet anordnete kjøleanordninger og sirkulasj onspumpe, men også arbeide med nøyaktig begrensete, lavest mulige oxydasjonstemperaturer, mens reaksjonsvarmen bortledes direkte på dannelsesste-det og det kreves intet temperaturfall for utenfor liggende kjølere. By means of the cooling system built into the oxidation apparatus according to the invention in connection with the circulation pipe C and the inflow chamber D, one can not only avoid the disadvantages of cooling devices arranged outside the apparatus and circulation pump, but also work with precisely limited, lowest possible oxidation temperatures, while the reaction heat is dissipated directly at the point of formation and no temperature drop is required for outside coolers.

Claims

1. Oxidation apparatus for air oxidation of alkyl-substituted mononuclear hydrocarbons, characterized by a built-in internal cooling system designed to remove the heat of reaction, consisting of vertically arranged cooling pipes (A) which inside the oxidation apparatus do not show any welding seams and which opens into collecting pipes (B) arranged outside the oxidation apparatus as well as a circulation device for the oxidation material.

2. Oxidation apparatus as stated in claim 1, characterized in that the circulation device consists of a circulation pipe (C) with an inflow chamber (D) to produce a self-circulation of the oxidation material.

3. Oxidation apparatus as stated in claim 1, characterized in that the circulation device consists of a circulation pump.