PL2241B1 - Sposób i przyrzad do przemiany alkoholi drugorzedowych na ketony. - Google Patents

Description

Wynalazek ten dotyczy wytwarzania ketonów przez utlenianie alkoholi drugo¬ rzedowych: alkoholi propylowych, butylo- wycH i wyzszych oraz mieszanin alkoholi drugorzedowych, szczególnie zas alkoholi drugorzedowych i ich mieszanin, szeregu olefinowego, zawartych w róznych produk¬ tach, jako to: gazy destylacji (cracking) „krakowej", gazolina (cracked) ,rkrakowa- na" i i. p. materjalów.Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, al¬ kohole drugorzedowe lub mieszanine takich alkoholi o wymienionym charakterze, wy¬ parowuje sie i miesza z tlenem lub z ga¬ zem, zawierajacym tlen, w którym tlen jest rozcienczony gazem nieczynnym lub roz¬ cienczajacym, jako to dwutlenkiem wegla, azotem lub tym podobnym, przyczem sto¬ sunek tlenu obecnego w rnieszaninie jest prawie równy lub nieco mniejszy niz wy¬ magany do zupelnej przemiany alkoholu lub alkoholi na pozadane ketony. Mieszanina gazów winna reagowac w obecnosci ka¬ talizatora w warunkach dokladnie okreslo¬ nych i w odpowiedniej temperaturze, aby wytworzyc pozadane produkty ketonowe.Tlen i materjal rozcienczajacy tak sa u- stosunkowane wzgledem alkoholu aby re¬ gulowaly reakcje i zapobiegaly dalszemu utlenianiu sie ketonów. Tlen i jego roz¬ cienczalnik mozna uzywac w postaci po¬ wietrza lub przymieszki tlenu z niereagu- jacemi gazami, pozostajacemi po wytworze¬ niu i usunieciu ketonów wedlug wynalaz¬ ku niniejszego, lub z innemi gazami nie- czynnemi. Cieplo, powstajace przy reak¬ cji, moze byc zuzyte do ogrzewania wcho¬ dzacej mieszaniny i do ulatniania (wypa-rowania) alkoholi wprowadzonych w po¬ staci plynnej.Katalizator, uzywany wedlug niniej¬ szego wynalazku, ma charakter materjalu metalicznego, jak np. miedz lub stop cyn¬ kowy z miedzia, jak np, mosiadz.Okazalo sie korzystnem uzycie stopu cynku i miedzi, którego punkt topienia sie jest wyzszy niz czystego cynku. Zwykly mosiadz, skladajacy sie z okolo 80 czesci miedzi na 20 czesci cynku, jest odpowied¬ nim katalizatorem. i Stosowany katalizator winien miec du¬ rza powierzchnie czynna, pokryta tlenkiem, np. tlenkiem miedzi. Przyrzad robi sie z zelaza, lub innego materjalu zawierajace¬ go pewna ilosc zelaza i zaleca sie wylozyc go miedzia lub mosiadzem we wszystkich miejscach, z któremi gazy reagujace sty¬ kaja sie przy temperaturze reakcji.Reakcja winna odbywac sie przy tem¬ peraturze, utrzymujacej czynna czesc ka¬ talizatora w kolorze ciemno - czerwonym do wisniowego, t. j. pomiedzy 475 a 800° C.W celu odpowiedniego regulowania tem¬ peratury reakcji katalitycznej, aby unik¬ nac zbytecznego goraca i rozkladu aby zapobiec zniszczeniu lub oslabieniu uzyte¬ go katalizatora, stosuje sie, wedlug tego wynalazku, odpowiednie srodki do regulo¬ wania lub rozpraszania ciepla reakcji. Tak, np., przy uzyciu jako katalizatora miedzi lub mosiadzu w stanie ziarnistym lub spro¬ szkowanym, reguluje sie jego temperatu¬ re zapomoca wezownicy chlodzacej.Zaleca sie jednak, aby katalizator zaj¬ mowal duza powierzchnie, lub tez, aby byl rozmieszczony na zelazie lub innej substan¬ cji metalicznej o stosunkowo wielkiej ma¬ sie, a to aby umozliwic szybko odprowa¬ dzanie goraca od czynnej czesci katalizato¬ ra i zapobiec w ten sposób zniszczeniu lub oslabieniu go. Dalsze ochladzanie mozna osiagnac przez dostarczenie pary wraz z gazami reagujacemi, przyczem dostarczo¬ na ilosc zalezy od zamierzonego stopnia ochlodzenia. Wogóle uzycie pary jest w tym procesie niepotrzebne, gdyz gdy sie u- zywa aparatu o ksztalcie nizej opisanym, rozpraszanie ciepla jest dosyc szybkie aby zapobiec wytworzeniu sie nadmiernie wy¬ sokiej temperatury w komorze reakcyjnej.Wchlanianie ciepla gazów, wychodza¬ cych przez mieszanine wstepujaca, przy¬ czynia sie takze do regulowania, tempera¬ tury.Jezeli alkohole zawieraja siarke lub zwiazki siarki, trzeba je usunac przed u- tlenianiem, gdyz dzialaja one szkodliwie na stosowany katalizator.Znaleziono, ze obecnosc pewnej ilosci wody w alkoholu nie dziala ujemnie; zada¬ walajace rezultaty otrzymano z alkohola¬ mi zawierajacemi okolo 25% wody. Nie jest wiec potrzebne wedlug niniejszego sposobu doprowadzanie alkoholi do wyso¬ kiego stopnia odwodnienia przed utlenie¬ niem. Naprzyklad staly punkt wrzenia mieszaniny alkoholu propilowego z woda, zawierajacy 9,04% alkoholu na objetosc, moze byc wprost uzywany.Ponizej opisany przyklad przedstawia jeden ze sposobów, w jaki sie ten wyna¬ lazek moze wykonywac.Alkohole, wytworzone z gazów dysty- lacji nafty, i skladajace sie glównie z al¬ koholu izopropilowego, byly rektyfikowa¬ ne zapomoca dystylacji, przyczem 94% materjalu wrzalo miedzy 79° a 85° C. Al¬ kohol ogrzewano mniej wiecej do 65° G , a powietrze przepuszczano przezen w ta¬ kiej ilosci, aby dostarczyc tlenu w cokol¬ wiek mniejszej ilosci niz potrzeba teore¬ tycznie do utlenienia alkoholi na ketony.Mieszanine przepuszczano przez komore katalityczna, napelniona malemi rurami miedzianemi, tak ulozonemi, ze mieszanina szla wfpóprzek rury i wzdluz miejsc po¬ miedzy niemi. Katalizator utrzymywano przy temperaturze bliskiej 500° C. Wycho¬ dzace pary przepuszczano przez konden- — 2 —sator do odbieralnika a czesc niezgeszczo- na scierano do szeregu scieraczy, zawiera¬ jacych wode. Znaleziono, ze zawartosc od¬ bieralników scieraczy stanowily ketony, glównie acetony, w ilosci 75% wydajnosci teoretycznej.Nieregularne kawalki zelaza, pokryte miedzia,dawaly takzebardzodobre rezultaty.Mieszanina alkoholi, wytworzona z o- lefin naftowych gazów dystylacyjnych, u- zywana w poprzednim przykladzie, skla¬ da sie glównie z alkoholu propylowego, a jesli jest wytworzona w obecnosci nadmia¬ ru wody, podczas hydrolizy i rektyfikacji przez dystylacje, wówczas towarzyszy jej woda, której nie potrzeba usuwac przy przeprowadzaniu procesu utleniania tu o- pisanego, o ile nie przewyzsza 25%.Dla przykladu, zreszta nie ogranicza¬ jacego procesu opisanego, na zalaczonym rysunku jest przedstawiony odpowiedni a- parat.Fig. 1 jest widokiem, bardzo schema¬ tycznym, przedstawiajacym stosunkowe polozenie czesci aparatu.Fig. 2 jest powiekszonym widokiem w przecieciu poprzecznym szczególów budo¬ wy katalitycznej komory reakcyjnej.Rura 3 rozciaga sie nadól w postaci wezownicy spiralnej 4. Rury 3a i 36 slu¬ za do wprowadzania powietrza i t. p. ga¬ zów utleniajacych oraz alkoholu w ilosciach regulowanych, wprowadzonych do rury 3. iWezownica 4 jest calkiem zamknieta we¬ wnatrz prostopadlego cylindrycznego o- grzewacza 5, który znajduje sie pod ogrze¬ wajaca komora dla rury spiralnej 4.Dolna czesc plaszcza ogrzewajacego '5 jest zaopatrzona w kolnierz 6. Pod pla¬ szczeni ogrzewajacym 5 umieszczony jest oddzial (cylindryczny), stanowiacy komore reakcyjna. Ten ostatni oddzial jest umoco¬ wany pod plaszczem ogrzewajacym i za¬ opatrzony w zamkniety nizszy koniec i gór¬ ny kolnierz 8, nadajacy sie do przysrubo¬ wania do kolnierza 6 zapomoca srub 6a lub mogacy w inny sposób byc umocowany.Azbestowe uszczelnienie 9 umieszczone jest pomiedzy kolnierzem 6 i 8, stanowi ono wazny czynnik w aparacie, jak to opi¬ szemy. Nizszy koniec rury spiralnej 4 prze¬ dluza sie jako rura prosta 4a wewnatrz ko¬ mory reakcyjnej 7, umieszczonej od niej centralnie i rozciagajacej sie az blisko do dolnego konca oddzialu 7. Rura 10 umie¬ szczona centralnie i zaopatrzena krótkim idacym do wnetrza kolnierzem 11 jest od¬ dzielona od dolnego konca oddzialu 7 przegroda (belka) 12.Tak wiec mamy otwór 13 w rurze 10 pomiedzy krawedziami kolnierza 11, a przestrzenia 14 pomiedzy belka 12 i dolnym koncem oddzialu 7. W pierscieniowatej przestrzeni 15, pomiedzy scianami rury 10 i oddzialu 7, znajduje sie masa materjalu katalitycznego 16, przedstawionego tu jako tkana gaza druciana owinieta okolo rury 10. Jako materjal do tej gazy sluzy najle¬ piej miedz lub stop cynku i miedzi.Uzywac trzeba gaze zupelnie mocna o- kolo 12 do 14 oczek na cal i nawijac ja tak obcisle jak tylko mozna. Sciany oddzialu 7 powinny byc zrobione z zelaza lub ze sta¬ li, aby byly mocne i trwale, ale najlepiej jest gdy sa pokryte mosiadzem lub mie¬ dzia. Prosty dolny koniec 4a rury rozciaga sie dalej nadól do rury 10, wypelniajac ja zupelnie, a oparty jest na kolnierzu 11.Plaszcz ogrzewajacy zaopatrzony jest w swym górnym koncu w narysowana zboku rure powietrzna 17, ciagnaca w postaci we¬ zownicy przez skrzynke zgeszczajaca 18, a konczy sie on w odbieralniku 19, który chwyta skroplony materjal 1. Szereg sciera¬ czy 20 jest polaczony z odbieralnikiem 19 i dostosowany do zmycia pozostalych gazów.Pompa prózniowa, nie pokazana na rysun¬ ku, jest przyczepiona do ostatniego sciera- cza i sluzy do ulatwienia wolnego przeply¬ wu materjalu przez aparat, który dziala w ten sposób pod nieco zmniejszonem cisnie¬ niem. Termometr wskazany przy 5a sluzy — 3 —do wskazywania temperatury par w chwili, gdy one opuszczaja katalizator.Powietrze lub t, p. gazy i alkohol mozna mieszac w kazdy odpowiedni sposób, jak np. przepuszczajac pierwsze przez ogrza¬ ny alembik 1, zawierajacy alkohol. Ogrze¬ wacze 2 sluza do ogrzewania alko¬ holu.Przy wykonywaniu tego procesu, alko¬ hol drugorzedowy wprowadza sie do rury 3 jako ciecz przez rure doplywajaca 3a, albo, jesli to jest pozadane, jako para ze zbiornika. Powietrze doprowadza sie przez rure 3b i miesza sie dokladnie z pa¬ rami alkoholu przy przechodzeniu nadól przez wezownice 4, która zkolei jest ogrze¬ wana goracemi parami, wznoszacemi sie z komory reakcyjnej 7. Pozadanem jest la¬ czenie materjalu alkoholowego i gazowe¬ go z gazomierzami lub t. p. przyrzadami aby umozebnic utrzymanie pozadanej mie¬ szaniny. Wprowadzenie alkoholu w postaci plynnej ulatwia jego mierzenie. Przy roz¬ poczynaniu operacji uskutecznia sie ogrze¬ wanie W przeciagu kilku minut zapomoca plomienia wdmuchiwanego np. nazewnatrz komory 7, az jej sciany rozgrzeja sie do sredniej czerwonosci. Alkohol i powietrze wprowadzaja sie we wlasciArych stosun¬ kach i reakcja raz rozpoczeta utrzymuje temperature komory reakcyjnej bez dalsze¬ go zewnetrznego ogrzewania. Reakcje kon¬ troluje sie, obserwujac temperature termo¬ metru 5a, ogrzewanego przez pary wycho¬ dzace z komory reakcyjnej, a który jest tak umieszczony, ze wskazuje temperature okolo 250° C, podczas wlasciwego prze¬ biegu procesu. Jesli to jest pozadanem, mozna kpmore katalityczna zaopatrzyc w oko z miki lub z innego materjalu .odpor¬ nego lub tez uzyc pyrometru lub innego cieplomierza dla obserwacji temperatury katalizatora.Najwyzsza temperatura panuje przy nim i w sasiedztwie, skad gazy najpierw wchodza w stycznosc z katalizatorem, a gdy ma sie katalizator, np., w postaci szpu¬ li o znacznej dlugosci, goraco sie dobrze rozprasza, co zapobiega predkiemu, zni¬ szczeniu katalizatora.Gorace pary ketonowe wznosza sie od materjalu 16 przez komore ogrzewajaca 5 i sluza tam do ogrzania rury 4 i podgrze¬ waja tu powietrze i alkohol, odparowujac ten ostatni przed jego zetknieciem sie z ka¬ talizatorem. Gorace pary uchodza potem przez rure 17 i przez kondensator 18, a plynne ketony zatrzymuja sie w odbieral¬ niku 19.Gdy reakcja postepuje normalnie, wne¬ trze komory katalitycznej nie dochodzi zwykle do zaru i temperatura utrzymuje sie wogóle pod punktem topliwosci katali¬ zatora.Zaznaczamy, ze proces ten robi zby¬ tecznym wszelkie stosowanie ciepla z ze¬ wnatrz z wyjatkiem przy poczatku reakcji.Wynalazek ten nadaje sie tez do zuzytko¬ wania goracych par, wychodzacych do pod¬ grzewania swiezego wstepujacego materja¬ lu przyczem stopniowe podwyzszenie sie temperatury spotykamy w miare tega jak zimny nieprzerobiony materjal zbliza sie do katalizatora. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób przemiany alkoholów dru- gorzedowych na ketony, przy którym para alkoholowa, umieszczona z tlenem i nie¬ czynnym materjalem rozcienczajacym, wprowadzona jest w zetkniecie z goracym katalizatorem, znamienny # tern, ze tempe¬ ratura reakcji utrzymywana bywa w takiej wysokosci, iz czynna czesc katalizatora ma kolor pomiedzy ciemna czerwienia i czer¬ wienia wisniowa.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze temperatura w czynnej ilosci katalizatora utrzymywana jest pomiedzy 475° i 800° C.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, zna-mienny tern, ze temperature reguluje sie przez kontrole zawartosci nieogrzanego materjalu w gazowej mieszaninie, która ma byc przerabiana, 4. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, zna¬ mienny tem, ze powierzchnia katalityczna oparta jest na materjale odpowiedniej ilo¬ sci i o dobrem przewodnictwie. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamien¬ ny tern, ze miedz lub stop miedzi uzywane sa jako katalizator. 6. Sposób wedlug zastrz. 4 i 5, zna¬ mienny tem, ze sztuki (kawaly) zelaza lub i. p. materjalu o odpowiedniej objetosci, pokryte zwierzchu warstwa miedzi lub stopu miedzistegc, uzywane sa jako kata¬ lizator. 7. Sposób wedlug zastrz. 4, 5 lub 6, * znamienny tern, ze uzywa sie mosiadzu, ja- Ko katalizatora. 8. Sposób wedlug zastrzezen poprzed¬ nich, znamienny tem, ze alkohole moga za¬ wierac wode do 25%. 9. Sposób wedlug zastrzezen poprzed¬ nich, znamienny tem, ze alkohole odpo¬ wiednie sa otrzymywane z olefin nafty „krakowanejn (cracked) lub t. p. materja- lów, przyczem moga cne zawierac male ilosci nasyconych i nienasyconych weglo¬ wodorów. 10. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tem, ze materjaly wstepujace sa podgrzewane przez uchodzace produkty gorace, przyczem te ostatnie sie ochla¬ dzaja. 11. Sposób wedlug zastrz. 10, zna¬ mienny tem, ze alkohol jest wprowadzany w stanie plynnym, óHparowywanym zapo- moca ciepla wychodzacych produktów. 12. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tem, ze temperatura regulowa¬ na jest przez proste oziebianie, gdy wste¬ pujacy lub inny materjal przechodzi blisko katalizatora lub wprost przezen. 13. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tem, ze tlenu dostarcza sie w ilosci potrzebnej do utlenienia do ketonu lub tez w nieco mniejszych ilosciach. 14. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tem, ze uzyty gaz, po utracie czesci tlenu, znów sie natlenia calkiem lub czesciowo przez dodanie tlenu, powietrza i innego gazu zawierajacego wolny tlen i znów jest uzywany do procesu utleniania. 15. Aparat do wytwarzania ketonów, wedlug sposobu z któregokolwiek z po¬ przednich zastrzezen, znamienny tem, ze materjal, majacy byc przerobiony, ma spo¬ sobnosc podgrzewania sie przez uchodzace gorace produkty reakcyjne. 16. Aparat wedlug zastrz. 15, zna¬ mienny srodkami do wprowadzenia alko¬ holu w stanie plynnym. 17. Aparat wedlug zastrz. 15, zna¬ mienny tem, ze posiada komore ogrzewa¬ jaca, komore reakcyna z nia polaczona, oddzial rurowy, rozciagajacy sie poprzez komore ogrzewajaca i konczacy sie otwar¬ tym koncem w komorze reakcyjnej, i ma¬ terjal katalityczny rozlozony wewnatrz izby reakcyjnej. 18. Aparat wedlug zastrz. 17, zna¬ mienny tem, ze komora reakcyjna tworzy dalszy* ciag komory ogrzewajacej. 19. Aparat wedlug zastrz. 17, zna¬ mienny tem, ze czesc oddzialu rurowego wewnatrz komory ma ksztalt wezownicy. 20. Aparat wedlug zastrz. 17, zna¬ mienny tem, ze katalizator jest umieszczo¬ ny wewnatrz komory reakcyjnej pomiedzy otwartym koncem oddzialu rurowego i ko¬ mora ogrzewajaca. 21. Aparat wedlug zastrz. 17, zna¬ mienny zastosowaniem srodków do dostar¬ czenia mieszaniny alkoholów drugorzed¬ nych z gazem, zawierajacym wolny tlen i polaczeniem z oddzialem rurowym, umoz¬ liwiajacym wprowadzanie mieszaniny po¬ przez oddzial rurowy do komory reakcyjnej 22. Aparat wedlug zastrz. 21, zna¬ mienny tem, ze alembik do ulotnienia al¬ koholu jest polaczony z oddzialem ruro- — 5 —wym do dostarczania don par alkoholo¬ wych, 23. Aparat wedlug zastrz. 17, zna¬ mienny tern, ze komory reakcyjne i ogrze¬ wajace sa oddzielone szczeliwem lub t. p. urzadzeniem z materjalu o niskiem prze¬ wodnictwie ciepla, jak np. z azbestu. 24. Aparat wedlug zastrz. 17—23, znamienny tern, ze katalizator jest rozmie¬ szczony naokolo wymienionego oddzialu rurowego, przez co temperatura kataliza¬ tora obniza sie wskutek wstepujacego ma¬ terjalu gazowego. 25. Aparat wedlug zastrzezen 17—21, znamienny tern, ze katalizator ma ksztalt wezownicy z gazy. 26. Aparat wedlug zastrzezen 17—24, znamienny tern, ze katalizator jest z mie¬ dzi metalicznej lub utlenionej albo tez ze i-opu zawierajacego miedz i cynk. Seth Bliss Hunt. Zastepca: I. Myszczynski, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 2241. I47 Druk L. Boguslawskiego. Warszawa. PL