PL48262B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 15. Xli. 1959 Francja Opublikowano: 12. VI. 1964 48262 KI. 12 o 11 MKP C 07 c S4^t UKD 3IBLIOTEKA Wlasciciel patentu: Les Usines de Melle, Mejle (Francja) JU rzedu Patentowego? Sposób ciagly wytwarzania bezwodników niskoczasteczkowych alifatycznych kwasów karboksylowych Znany jest sposób jednoczesnego wytwarzania kwasu octowego i bezwodnika octowego przez wprowadzanie 'do kapieli reakcyjnej, zawierajacej odpowiednie katalizatory aldehydu octowego i ga¬ zu utleniajacego ii doprowadzanie do zetkniecia o- bu tych faz cieklej i gazowej.Jako katalizatory stasuje sie glównie sole metali, zwlaszcza octany miedzi i kobaltu lub ich miesza¬ nine; mozna równiez stosowac inne scle metali, ta¬ kie jak octany, azotany lub chlorki srebra, niklu, manganu, wanadu, rteci, cyny i uranu.Reakcja jelst wysoce egzotermiczna i konieczne jest chlodzenie za pomoca odpowiednich srodków kapieli, której temperatura powinna byc utrzymy¬ wana na poziomie 30—70°C.Kapiel reakcyjna sklada sie w czesci z rozpusz¬ czalnika takiega jak octan etylu lub ttalan etylu, lecz glównie zaiwiera produkty reakcji, a zwlaszcza mieszanine kwasu octowego i bezwodnika octo¬ wego.W celu zrealizowania tej ostatniej postaci pro¬ cesu wprowadza sie do kapieli taka ilosc gazu utle¬ niajacego, azefby gaz mógl unosic ze soba w postaci pary produkty reakcji: kwas, bezwodnik i wode.Pary te kotaidensuje sie w wymienniku ciepla a gaz utleniajacy zawraca do reaktora, po uzupelnieniu usunietej je'go czesci swiezym gazem wnoszacym tlen pdtrzefony do reakcji. Tym swiezym gazem moze byc powietorzey tflen luib gaz zawierajacy tlen.W wyniku preznosci par izrzech produktów reak- 10 15 25 30 cji, z których najwieksza posiada wada, najmniej¬ sza bezwodnik octowy, ustala sie w kapieli równo¬ waga skladników w taki sposób, ze zawartosc bez¬ wodnika jest wyzsza od zawartosci kwasu, a za¬ wartosc wody w kapieli jest bardzo mala.Tak wiec im wieksza jest objetosc wprowadza¬ nego gazu tym wyzsza bedzie zawartosc bezwod¬ nika i tym nizsza zawartosc wody w kapieli. Stwier¬ dzono, ze w tych warunkach otrzymuje sie bardzo wysoka wydajnosc przemiany aldehydu w bezwod¬ nik.Jezeli wiec zawartosc bezwodnika w kapieli prze¬ kroczy 85%, przeksztalcenie aldehydu w bezwodnik moze osiagnac, a nawet przekroczyc 75%.Jezeli jedinak wprowadzana ilosc gazu przekro¬ czy okreslona wartosc, wtedy wydzielana przez kapiel ilosc par zalezna od skladu i temperatury kapieli oraz od objetosci wprowadzanego gazu, przekroczy ilosc produktów wytwarzanych w tym czasie i poziom objetosci kapieli sie obnizy.Poniewaz kapiel bogata w bezwodnik sprzyja wytwarzaniu znaczniejszych ilosci bezwodnika w stosunku do kwasu, co jest na ogól pozadane, pro¬ ponowano zawracanie do kapieli reakcyjnej, w ce¬ lu utrzymania w niej stalego poziomu objetosci bezwodnika octowego, otrzymanego przez oddzie¬ lenie z mieszaniny : skondensowanych par, przy czym ito oddzielanie prowadzi sie tak, aby zapobiec dzialaniu wody na bezwodnik.Uzyskuje sie wiec wydajnosc bezwodnika octo-48262 3 wego wynoszaca 75—80%, podczas, gdy ilosc kwa¬ su octowego wynosi tylko 20—25% w stosunku do utlenionego aldehydu octowego. Lecz dla otrzyma¬ nia takiego wyniku konieczne jest odprowadzanie i rozdzielanie znacznie wiekszych { w przyblizeniu podwójnych) ilosci bezwodnika ii kwasu od tych, które odpowiadaja wytworzonymi (produktom, co pociaga za soba znaczne zuzycie energii cieplnej, gdyz rozdzielanie prowadzi sie za pomoca desty¬ lacji.Stwierdzono, ze mozna otrzymac wyniki bardzo korzystne, z punktu widzenia ilosci wytworzonego bezwodnika w stosunku do kwasu, rekompensujac straty w zawartosci kapieli, zwiazane z wprowa¬ dzaniem znacznych Mosci gazu, nie przez zawraca¬ nie czystego bezwodnika, lecz przez kondensacje par wydzielanych przez kapiel i porywanych przez gaz utleniajacy i zawracanie tego kondensatu z po¬ wrotem do kapieli.W celu zrealizowania wynalazku, gazy wycho¬ dzace z urzadzenia utleniajacego prowadzi sie do kondensatora, w którym przeplyw wody chlodza¬ cej reguluje sie tak, aby otrzymany kondensat po zawróceniu do kapieli utrzymywal objetosc kapieli zawsze na stalym poziomie.Taki sposób prowadzenia procesu umozliwia sto¬ sowanie urzadzen destylacyjnych, niezbednych do oddzielania produktów reakcji o znacznie zmniej¬ szonych wymiarach, oraz zmniejszenie zuzycia e- nerglii cieplnej.Ciecz zawracana do kapieli nie sklada sie z czy¬ stego bezwodnika lecz zawiera znaczna ilosc bez¬ wodnika octowego. Nieoczekiwanie osiaga sie wiec w ten sposób wyniki analogiczne do tych, jakie uzyskuje sie sposobem znanym.Zawrócona ciecz mozna bez dodatkowych kosz¬ tów wzbogacic jeszcze w ibezwodinik octowy, kie¬ rujac pary i gaz z kapieli do podstawy kolumny destylacyjnej, u której wierzcholka wprowadza sie ciecz skondensowana w deflegmatorze. Kolumna ta moze Ibyc klasyczna kolumna z pólkami dzwono¬ wymi albo kolumna z pólkaimi sitowymi. Moze ona ewentualnie byc umieszczona bezposrednio nad re¬ aktorem. Moze nia byc równiez wieza, napelniona pierscieniami lub innymi materialami wypelniaja¬ cymi. Nie nalezy stosowac urzadzen zatrzymujacych znaczne ilosci cieczy, aby w miare moznosci zapo¬ biec hydrolizie bezwodnika octowego przez wode.Nalezy zaznaczyc, ze destylacje w obecnosci gazu zapewnia cieplo samej reakcji, bez doprowadzania ciepla z zewnatrz.W kazdym przypadku isklad kapieli zmienia sie az do osiagniecia stanu równowagi, okreslanego warunkami procesu; doplywem aldehydu i swieze- gg powietrza, zawracaniem gazu do obiegu i tem¬ peraturami. Te rózne parametry reguluje sie odpo¬ wiednio w celu otrzymania kapieli, zawierajacej co najmniej 90% bezwodnika, reszte zas stanowi zasadniczo kwas octowy.Odplywajace z deflegmatora gaz i pary poddaje sie, jak w sposobie znanym, ponownemu oziebieniu w innym ukladzie Ikondensujacym, w którym bez¬ wodnik kwas i wode, stanowiace produkty reakcji sa oddzielane w sjtanie cieklym.W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie: Temperature kapieli reakcyjnej: 40—70°C, korzyst¬ nie 50—60°C. Temperature koncowej kondensacji: ponizej 20°C, korzystnie ponizej 12°C. Dcplyw gazu do reaktora: 2—6 im3/godzine na 1 litr kapieli, ko- 5 rzysitnie 3—4,5 m3/gcdzine na litr kapieli. 35 40 45 Stosunek. bezwodnik bezwodnik -r- kwas — w kapieli po usta¬ leniu sie równowagi wynosi 85—95%. 10 Nizej podane przyklady wyjasniaja wynalazek w oparciu o rysunki.Przyklad I. Kapiel reakcyjna znajduje sie w naczyniu 1 (fig. 1), które u podstawy posiada urzadzenie do rozdzielania gazu utleniajacego (np. 15 plyte perforowana). Do kapieli wprowadza sie cie¬ kly metanol przewodem 2, a gaz utleniajacy dopro¬ wadza przewodem 3. Gazy wychodzace z reaktora przechodza ido deflegmatora 4, w którym przeplyw wody oziebiajacej reguluje sie tak, aby ciecz skon- 20 densowana zawracala z powrotem do kapieli re¬ akcyjnej przewodem 5 w ilosci odpowiedniej do utrzymania stalej objetosci kapieli reakcyjnej.Po wyjsciu z deflegmatora gazy przechodza do ukladu kondenisujacego 6, w którym kondensuja 25 sie produkty reakcji i sa z niego usuwane prze¬ wodem 7 ido urzadzenia destylacyjnego. Gaz utle¬ niajacy wychodzi przewodem 8. Przewodem 9 wy¬ puszcza sie gaz, z którego regeneruje sie metanol w znany sposób przez przemywanie i destylacje. 30 Swieze powietrze wprowadza sie przewodem 10, a cala ilosc gazu utleniajacego zawraca sie do re¬ aktora za pomoca wentylatora 11.Charakterystyka prowadzonego procesu: Objetotsc kapieli reakcyjnej 2000 litrów Zasilanie acetaldehydem 1180 kg/godz.Cailkojwity doplyw gazu przez wen¬ tylator11 8500 rm3/godz.Zasilanie swiezym powietrzem 1000 m3/godz.Temperatura kapieli reakcyjnej 55°C Temperatura .cieczy wychodzacej z deflegmatora 39°C Temperatura cieczy wychodzacej z kondensatora 10°C Ciecz zawracana do kapieliprzewo- , , dem5 620 kg/godz.Produkty reakcji usuwane przewodem 7: 50 bezwodnik octowy 445 kg/godz, kwas octowy 149 kg/godz, woda 81,5 kg/godz. etanol 200 kg/godz. 55 Wydajnosc bezwodnika (aldehyd przeksztalcony w bezwodnik w stosunku do aldehydu przeksztalco¬ nego, w kwas -r- bezwodnik) wynosi: 77,9%? Urzadzenie destylacyjne ma wiec do przerobienia mieszanine 594 ikg/godzine kwasu i bezwodnika. 60 Eez deflegmatora musiano by przedestylowac ckojp 620 kg/godzin- dodatkowego bezwodnika, przezna¬ czonego do zasilania kapieli reakcyjnej, w celu utrzymania jej (stalego poziomu.W... koinisefewencji zastosowanie deflegmajtora u- 65 mozliwia wiec zmniejszenie materialu ppddawa-r48262 nego destylacji, a co za tym idzie zmniejszenie zu¬ zycia lpary potrzebnej do oddzielenia produktów reakcji.Przyklad II. Urzadzenie (fig. 2) jeist podob¬ ne do opisanego wyzej lecz posiada przylaczona dodatkowa kolumne 1' z pierscieniami Raschig'a, umieszczona powyzej reakitorai, do której wierz¬ cholka wprowadza sie zawracany przewodem 5 kondensat z deflegmatora 4 (fig. 2). Flegme z pod¬ stawy kolumny przesyla sie do kapieli przewo¬ dem 5'.Charakterystyka prowadzonego procesu: Objetosc kapieli reakcyjnej 2000 litrów Zasilanie acetaldehydem 1690 kg/godz.Calkowity doplyw gazu przez wentylator 11 Zasilanie swiezym powietrzem Temperatura reakcji Temperatura cieczy wychodzacej z deflegmatora Temperatura cieczy wychodzacej z kondensatorów H°C Zawracanie do kapieli (przewodem 5') 1450 kg/godz Produkty reakcji usuwane przewodem 7': 9000 m3/godz. 1225 m3/goidz. 60°C 29°C Bezwodnik octowy kwas octowy woida etanol wydajnosc bezwodnika 484 kg/godz. 106 kg/godz. 90 kg/godz. 317 kg/godz. 84,3% Sposób wedlug wynalazku stanowiacy przedmiot powyzszych przykladów mozna stosowac nie tylko do bezwodnika octowego, lecz ogólnie do wszyst¬ kich bezwodników nizszych kwasów alifatycznych, majacych 4—$ atomów wegla w czasteczce. 10 20 25 30 35 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe Sposóbciagly wytwarzania bezwodników nisko- czastecztoowych alifatycznych kwasów kariboksy- lowych, przez wprowadzenie gazu utleniajacego do cieklej mieszaniny skladajacej sie z odpo¬ wiedniego aldehydu, wytwarzanego kwasu i je¬ go bezwodnika, zawierajacej katalizator odpo¬ wiedni do utleniania aldehydu oraz przez usu¬ wanie z reaktora produktów reakcji w postaci pary za pomoca gazu utleniajacego, przy czym objetosc mieszaniny reakcyjnej, utrzymuje sie na stalym poziomie przez zawrócenie kilku pro1- duktów reakcyjnych do kapieli reakcyjnej, zna¬ mienny tym, ze odprowadzana z kapieli reak¬ cyjnej mieszanine par, kondensuje sie w defleg- matorze z regulowanym przeplywem wody chlo¬ dzacej, kondensat zawraca do mieszaniny reak¬ cyjnej utrzymujac przez to jej objetosc na sta¬ lym poziomie, a mieszanine gazu i par opusz¬ czajaca deflegmator skrapla sie w urzadzeniu chlodniczym, po czym otrzymana mieszanine bezwodnika, kwasu i wody rozdziela sie na dro¬ dze destylacji, zas gaz utleniajacy po uzupelnie¬ niu swiezym gazem wprowadza z powrotem do naczynia reakcyjnego. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kon¬ densat z deflegmatora wprowadza sie do wierz¬ cholka kolumny destylacyjnej, umieszczonej miedzy reaktorem i deflegmatoreim, z której flegme doprowadza sie do kapieli reakcyjnej. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze wychodzaca z deflegmatora mieszanine gazu i par poddaje sie ponownemu chlodzeniu wu- rzadzeniu kondensujacym, a oddzielona w sta¬ nie cieklym mieszanine reakcyjna, skladajaca sie z bezwodnika, kwasu i wody, poddaje sie destylacji, podczas gdy gaz utleniajacy zawraca sie do kapieli reakcyjnej po uzupelnieniu go gazem swiezym.48 262 tfp./ 4 {/ 6 hlr T t2 K7 n 8 *Z7 +9 11 o48 262 Fig,2 -txh K? N^ 8 R v ID U & 750. ESV7 „Prasa", Kielce, rTakh 300 egz. PL