PL22781B1 - Sposób wytwarzania alkoholi z weglowodorów nienasyconych. Patent zalezny od patentu Nr 20604. - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest ulepszenie sposobu ciaglego wytwarza¬ nia alkoholi z weglowodorów nienasyco¬ nych, opisanego w patencie Nr 20604.Wedlug wynalazku mieszanine niena¬ syconego weglowodoru, np. etylenu, i od¬ powiednich ilosci pary przeprowadza sie przez katalizator kwasowy, np. kwas siar¬ kowy, lub poddaje dzialaniu takiego kata¬ lizatora w ten sposób, by oba czynniki sty¬ kaly sie scisle ze soba. Katalizator utrzy¬ muje sie przytern w wysokiej temperatu¬ rze, a gazy spreza sie. Podczas reakcji weglowodory gazowe przemieniaja sie w pary alkoholi, które zostaja nastepnie skroplone. Przy pracy stosuje sie obieg kolowy; z gazów po reakcji z katalizato¬ rem skrapla sie alkohol i nadmierne ilosci pary, skroplony zas weglowodór, np. ety¬ len, zmieszany ze swiezemi ilosciami tego zwiazku i pary, doprowadza sie ponow¬ nie do obiegu.Mieszanine etylenu i pary otrzymuje sie, wyparowujac wode w obecnosci etyle¬ nu, przyczem cieplo' gazów goracych, do¬ plywajacych z komory reakcyjnej, jest wyzyskiwane do odparowywania wody, równoczesnie zas gazy ochladzaja sie.Przy stosowaniu urzadzenia, w którem woda paruje, wymieniajac cieplo zj gorace- mi produktami reakcji, gazy ochladzaja sie w takim stopniu, iz alkohol zostaje skro¬ plony, aj ostateczna temperatura gazów od¬ powiada temperaturze doplywajacej wody.Mieszanine weglowodoru (etylenu) i pary niez skraplac alkohol i wytwarzac pare wodnej ogrzewa sie do temperatury, odpo- wodna, przyczem temperatura parowania wiadajacej w przyblizeniu temperaturze - jest znacznie nizsza, niz takaz temperatu- gazów reakcji, dzieki czemu osiaga sie rów- ra w kotle, który pracuje z preznoscia, noczesnie ochladzanie gazów, uchodzacych odpowiadajaca preznosci przebiegu, z komory, skraplanie alkoholu, parowanie Podobnie jak przy sposobie, objetym pa- wody i ogrzewanie mieszaniny pary wod- tentem Nr 20604, przy pracy stosuje sie nej ietylenu. cisnienie pomiedzy 40 a 140 kg/cm2, jak Sposób wedlug wynalazku posiada wie- równiez wyzsze lub nizsze cisnienie, najko- le zalet. Zastosowanie wody umozliwia rzystniej jednak cisnienie w przyblizeniu ochladzanie gazów w przyblizeniu do jej 70 lub 40 kg/cm2, a wiec cisnienia, przy temperatury, dzieki czemu skraplaja sie których zwykle wytwarzanie pary w kotle wielkie ilosci alkoholu. Oprócz tego moz- jest polaczone z trudnosciami. Przy sposo- liwe jest regulowanie ilosci doprowadza- bie wedlug wynalazku temperatury paro- nej wody, jak tez wymiany ciepla i pa- wania wody sa nizsze, niz temperatury ga- rowania wody, a cieplo gazów, zawieraja- zów reakcji, zawierajacych alkohol, dzieki cych alkohol, zostaje wyzyskane do wy- czemu woda paruje nawet przy stosowa- twarzania pary wodnej. Mieszanie etyle- nych wysokich cisnieniach, nu z para wodna podczas jej wytwarzania Stosunek ilosci pary do ilosci etylenu obniza temperature wrzenia wody dzieki moze byc rozmaity i jest regulowany przez preznosci, etylenu tak, iz nawet przy wifel- regulowanie ilosci doplywajacej i paruja- kich preznosciach, stosowanych wedlug wy- cej wody odpowiednio do ilosci etylenu, nalazku, woda paruje w temperaturach Sposób wedlug wynalazku moze byc znacznie nizszych niz normalna tempera- wprawdzie przeprowadzany okresowo, naj- tura jej wrzenia przy tych preznosciach. korzystniej jednak jest stosowac obieg ko- Cieplo, zawarte w gazach, powoduje wiec lowy etylenu, do którego po wydzieleniu parowanie wody i ogrzewanie mieszaniny alkoholu dodaje sie swiezych ilosci etylenu, pary i etylenu, a przy stosowaniu przeciw- Urzadzenie do przeprowadzania sposo- pradu gazy ochladzaja sie w takim stop- bu wedlug wynalazku moze posiadac roz- niu, iz przy stosowanych wielkich prezno- maita budowe. Tak np. etylen mozna sciach alkohol skrapla sie. Osiaga sie w przeprowadzac przez wode ewentualnie ten sposób ekonomje ciepla, koniecznego pod cisnieniem, przyczem naczynie, za- do przeprowadzania] sposobu. Temperatura wierajace wode, jest ogrzewane goracemi mieszaniny pary i etylenu moze odpowia- gazami reakcji lub w inny sposób* Naj- dac w przyblizeniu temperaturze rozgrza- lepsze wyniki osiaga sie przy stosowaniu nych scian urzadzenia, dzieki czemu w ce- urzadzenia do wymiany ciepla, pracujace- lu ogrzania gazów do temperatury reakcji go przeciwpradowo, które sluzy zarówno konieczne sa jedynie male dodatkowe ilo- do parowania wody, jak tez do ochladzania sciciepla, gazów, zawierajacych alkohol, wzglednie Sposób wedlug wynalazku przeprowa- do skraplania alkoholu, dza sie w obiegu kolowym, przy którym Sily, konieczne do uruchomiania urza- etylen, pozostajacy po skropleniu alkoholu, dzenia, sa male, zwlaszcza jezeli etylen lub doplywa ponownie do obiegu wraz z do- inny weglowodór plynie w obiegu kolo- dana woda i swiezemi ilosciami etylenu, wym przy jednakowej preznosci. Obieg ten W takim obiegu etylen mozna utrzymywac osiaga sie zapomoca odpowiedniej pompy, pod wielkiem cisnieniem stalem1 jak rów- podczas gdy druga pompa sluzy do dopro-wadzania wody. Mozna latwo równiez do¬ prowadzac dodatkowe ilosci etylenu.Mieszanine etylenu i pary wodnej ogrzewa sie do temperatury, koniecznej przy reakcji, w przegrzewaczu, umieszczo¬ nym pomiedzy naczyniem do wymiany ciepla a naczyniem do przeprowadzania reakcji, najkorzystniej w przegrzewaczu, ogrzewanym parami tlenku dwufenylowe- go. Gazy, zawierajace alkohol, które od¬ prowadzono z urzadzenia do wymiany cie¬ pla, ochladza sie w dalszym ciagu, a mia¬ nowicie przed doprowadzeniem etylenu do obiegu kolowego, dzieki czemu skraplaja sie dalsze ilosci alkoholu, wzglednie jego zawartosc w etylenie zostaje zmniejszona do pozadanej wielkosci. Ochladzanie to osiaga sie przez bezposrednie oddzialywa¬ nie zimnej wody na gazy.Temperatury reakcji, rodzaj katalizato¬ ra, cisnienia i stosunki ilosciowe pary i ety¬ lenu sa od siebie zalezne i musza byc od¬ powiednio regulowane. W ogólnosci, ilosc pary powinna odpowiadac ilosci etylenu lub byc nieco wieksza. Tak np. stosunek objetosciowy tych skladników moze wyno¬ sic 55 : 45.Jako katalizator stosuje sie korzystnie rozcienczony kwas siarkowy, a mianowicie kwas o poczatkowem stezeniu 15 h- 30% H2S04 i temperaturze w przyblizeniu 250° -5- 300°C. Jest rzecza prawdopodob¬ na, iz podczas reakcji wytwarzaja sie siar¬ czany alkylowe, tak iz katalizator sklada sie wlasciwie z mieszaniny tych siarczanów i kwasu siarkowego. Do katalizatora moz¬ na dodac substancyj, wspierajacych reak¬ cje.Na rysunku uwidoczniono schematycz¬ nie urzadzenie, sluzace do przeprowadza¬ nia sposobu wedlug wynalazku.Mieszanine swiezych ilosci etylenu, do¬ plywajacego rura 1, i etylenu obiegu kolo¬ wego, plynacego rura 2, doprowadza sie przez urzadzenie miernicze 5 po zmiesza¬ niu jej z woda, doplywajaca rura 4, do dolnej czesci urzadzenia 6, które sluzy do wymiany ciepla i pracuje na zasadzie przeciwpradu. Mieszanina wody i etylenu, plynac wgóre, oplywa rury, które sa umie¬ szczone wewnatrz urzadzenia 6 i przez które przeprowadza sie gorace gazy, za¬ wierajace alkohol. Dzieki wymianie ciepla pomiedzy temi gazami a mieszanina wo¬ dy i etylenu woda paruje, poczem pod¬ grzana mieszanina pary wodnej i etylenu plynie przez rure 7 do przegrzewacza 8, a z niego — przez rure 9 do naczynia 10. W naczyniu tern, zawierajacem kwas siarko¬ wy, jako katalizator, i ogrzewanem lub o- chladzanem z zewnatrz, w celu utrzymy¬ wania pozadanej temperatury, odbywa sie reakcja. Jezeli jednak reguluje sie odpo¬ wiednio temperature doplywajacej miesza¬ niny i izoluje naczynie, ogrzewanie lub o- chladzanie z zewnatrz jest zbedne, Z naczynia 10 gazy odplywaja przez rure 11 do urzadzenia 6, w którem powo¬ duja one parowanie wody i ogrzewanie etylenu. Gazy te ochladzaja sie przytem do temperatury, odpowiadajacej w przyblize¬ niu temperaturze doplywajacej mieszaniny wody i etylenu, dzieki czemu skrapla sie alkohol. Ochlodzone gazy! odplywaja przez rure 12 do naczynia 13, z którego odpro¬ wadza sie wydzielony alkohol w postaci jego roztworu w wodzie przez chlodnice 14 i rure 15. Roztwór ten zawiera 20% lub wiecej alkoholu. Po wydzieleniu alkoho¬ lu gazy plyna z naczynia 13 przez rure 16 do chlodnicy 17, przez która przeprowa¬ dza sie zimna wode, doplywajaca rura 34, a odplywajaca rura 35. W chlodnicy 17 skraplaja sie dalsze ilosci wody i alkoho¬ lu, które zostaja wydzielone w naczyniu 19 i odplywaja przez rure 20, podczas gdy etylen doprowadza sie przez rure 21, ko¬ more 22, rure 23, pompe 24, rure 25, komo¬ re 26 i rure 27, ponownie do obiegu kolo¬ wego. Pompa 24 jest polaczona z komora¬ mi 22, 26 i z kotlami powietrznemi, dzieki czemu osiaga sie równomierny przeplyw — 3 —etylenu. Mozna jednak stosowac do tego celu inne odpowiednie urzadzenia.Wode doprowadza sie przez rure 29, filtr 30, rure 31, urzadzenie miernicze 32, rure 33 i pompe 5 do rury 4. Skoro ustalo¬ no warunki pracy, t. j. stosowane tempe¬ ratury, katalizator, stosunek ilosciowy pa¬ ry i etylenu oraz cisnienie, przebieg odby¬ wa sie stale w tych samych warunkach.Ilosc pary reguluje sie, dostosowujac ilosc wody do- ilosci etylenu, doplywajacego po¬ nownie do obiegu kolowego. Czesc tego etylenu mozna ewentualnie odprowadzac rura 28. W tym przypadku zwieksza sie ilosc swiezego etylenu.Przyklad wykonania. Na kazde 19 1 wody i 28,3 m3 etylenu otrzymano podczas jednej godziny 3,75 1 czystego alkoholu w postaci 20%-owego roztworu w wodzie.Stosowano przytem cisnienie w przyblize¬ niu 70 kg/cm2 i temperature reakcji 250°h- 260°, jako katalizator zas — rozcienczony kwas siarkowy, który w powyzszych wa¬ runkach pozostawal w równowadze. Ilosc zuzytego katalizatora odpowiada 2 1 na kazdy litr alkoholu (100%-owego), otrzy¬ manego na godzine.Doprowadzana woda posiadala tempe¬ rature w przyblizeniu 30°C, a mieszanina jej z etylenem, doplywajaca do urzadze¬ nia 6, o temperaturze w1 przyblizeniu 32°C, odplywala' z niego o temperaturze w przy¬ blizeniu 219°C. W przegrzewaczu 8 osia¬ gnieto temperature 249*0. Gazy reakcji, doplywajace do urzadzenia 6, posiadaly temperature w przyblizeniu 245°C i ochla¬ dzaly sie w niem do temperatury w przy¬ blizeniu 62°C. W tych warunkach cieplo gazów wystarczalo do parowania wody i ogrzewania mieszaniny pary wodnej i ety¬ lenu, przyczem z gazów skraplaly sie znaczne ilosci wody i alkoholu.Przegrzewanie w urzadzeniu 8 osiaga sie szybko zapomoca par tlenku dwufeny- lowego, doplywajacych rura 36 i odplywa¬ jacych rura 37, a wiec plynacych w prze- ciwpradzie do mieszaniny pary wodnej i etylenu. PL PL

Claims (5)

1.Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania alkoholi z we¬ glowodorów nienasyconych, zwlaszcza al¬ koholu etylowego z etylenu, przy którym regulowane ilosci weglowodoru i pary wod¬ nej stykaja sie pod wielkiem cisnieniem z katalizatorem kwasnym, utrzymywanym w wysokiej temperaturze, znamienny tern, ze w celu wytworzenia mieszaniny weglowo¬ doru i pary wodnej wode ciekla i nienasy¬ cony weglowodór doprowadza sie do wy¬ miennika ciepla, w którym woda paruje dzieki dzialaniu goracych gazów i par, do¬ plywajacych z komory reakcyjnej, alko¬ hol zas, zawarty w gazach reakcyjnych, skrapla sie.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze regulowane ilosci wody oraz we¬ glowodorów doprowadza sie do wymienni¬ ka ciepla, pracujacego na zasadzie prze- ciwpradu.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, zna¬ mienny tern, ze mieszanine pary wodnej i weglowodoru ogrzewa sie dodatkowo przed wprowadzeniem do komory z katali¬ zatorem. '

4. Sposób wedlug zastrz. 1-^-3, pro¬ wadzony jako sposób ciagly, znamienny tern, ze gazy, powstajace po reakcji i za¬ wierajace weglowodory nienasycone, prze¬ prowadza sie czesciowo lub calkowicie w obiegu kolowym, dodajac do nich swiezych weglowodorów i wody.

5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tern, ze gazy reakcji, odplywajace z wy¬ miennika ciepla, ochladza sie dodatkowo w celu skroplenia dalszych ilosci alkoholu. Air Reduction Company, Incorporated. Zastepca: Inz. H. Sokal, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 22781. s N -4- Druk L. Boguslawski ego i Ski, Warszawa. PL PL