DE1220419B - Process for carrying out the partial oxidation of organic compounds in the vapor state in the presence of heat-absorbing solids - Google Patents
Process for carrying out the partial oxidation of organic compounds in the vapor state in the presence of heat-absorbing solidsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
C07bC07b
C07dC07d
Deutsche Kl.: 12 ο-27 German class: 12 ο -27
Nummer: 1220 419Number: 1220 419
Aktenzeichen: E17128IV b/12 ο File number: E17128 IV b / 12 ο
Anmeldetag: 7. Februar 1959 Filing date: February 7, 1959
Auslegetag: 7. Juli 1966 Opening day: July 7, 1966
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung der partiellen Oxydation organischer Verbindungen im Dampfzustand in Gegenwart von fein und gleichmäßig im Reaktionsraum verteilten, wärmeabsorbierenden Feststoffen. Hierbei wird die exotherme Reaktionswärme, die bei der partiellen Oxydierung organischer Verbindungen entsteht, gesteuert, indem man einen Strom von feinstdispergierten Feststoffteilchen unter freiem Fall im Gleichstrom mit Beschickung und den oxydierenden Gasen als feinem Regen herabrieseln läßt. Außerdem wird die Reaktion durch entsprechende Regulierung automatisch zum Stillstand gebracht und die Feststoffe ohne Verwendung von zugeführtem Transportgas in den oberen Teil des Reaktionsgefäßes zurückgeführt.The invention relates to a method for carrying out the partial oxidation of organic compounds in the vapor state in the presence of finely and evenly distributed in the reaction space, heat-absorbing Solids. Here, the exothermic heat of reaction that occurs during partial oxidation Organic compounds are created, controlled by a stream of finely dispersed solid particles free fall in cocurrent with the charge and the oxidizing gases as fine Let the rain trickle down. In addition, the response is automatic through appropriate regulation brought to a standstill and the solids in the upper without the use of supplied transport gas Recirculated part of the reaction vessel.
Die Ausgangsstoffe sind normalerweise gasförmige oder verdampfte organische Verbindungen, die partiell
oxydiert werden können. Organische Verbindungen im Dampfzustand in Gegenwart von wärmeabsorbierenden
Feststoffen zu oxydieren, ist seit langem bekannt, so daß die Erfindung nicht auf
bestimmte organische Ausgangsverbindungen beschränkt ist. Unter den organischen Verbindungen,
die sich, wie bekannt, partiell oxydieren lassen, befinden sich solche, die mindestens 20 Gewichtsprozent
der Kohlenstoffatome im Molekül als Methylengruppen enthalten. Hierbei wird der Ausdruck
»Methylengruppen« in einem allgemeinen Sinne gebraucht und soll sowohl echte Methylengruppen
(—CH2—) als auch Methylgruppen (-CH3) umfassen.
Die Ausgangsverbindungen können Alkohole, Ketone, Amine, Äther, Ester, Kohlenwasserstoffe
oder deren Gemische sein, die die vorgeschriebene Menge Methylengruppen enthalten. Als Kohlenwasserstoffe
kann man z. B. Äthan, Propan, Butan, Pentan, Heptan, Dekane, andere aliphatische Kohlenwasserstoffe,
cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cycloheptan, Cyclopentan, Cyclohexan, alkylierte
cycloaliphatische Verbindungen, wie Methylcyclohexan, wobei sowohl die normalen Alkane als
auch Isoalkane inbegriffen sind, verwenden. Ferner können Olefine, wie Propylen, Butylen, Hexen und
höhere Olefine oder Naphthene, deren Siedepunkt zwischen — 20 und 450° C oder darüber liegt, verwendet
werden. Besonders bevorzugt werden normale aliphatische Kohlenwasserstoffe mit ungefähr
5 bis 10 oder mehr Kohlenstoffatomen, oder Naphthene, die einen 5- oder 6gliedrigen Ring besitzen.
Ein verhältnismäßig niedriges Molekulargewicht und zunehmende Verzweigung verringert die Reaktionsfähigkeit
eines Kohlenwasserstoffmoleküls. Daher erfordert z. B. die Oxydation von stark verzweigten
Verfahren zur Durchführung der partiellen
Oxydation von organischen Verbindungen im
Dampfzustand in Gegenwart von
wärmeabsorbierenden FeststoffenThe starting materials are usually gaseous or vaporized organic compounds that can be partially oxidized. It has long been known to oxidize organic compounds in the vapor state in the presence of heat-absorbing solids, so that the invention is not limited to certain organic starting compounds. Among the organic compounds which, as is known, can be partially oxidized, there are those which contain at least 20 percent by weight of the carbon atoms in the molecule as methylene groups. The term "methylene groups" is used in a general sense and is intended to include both real methylene groups (—CH 2 -) and methyl groups (—CH 3 ). The starting compounds can be alcohols, ketones, amines, ethers, esters, hydrocarbons or mixtures thereof which contain the prescribed amount of methylene groups. The hydrocarbons can be, for. B. ethane, propane, butane, pentane, heptane, decanes, other aliphatic hydrocarbons, cycloaliphatic hydrocarbons such as cycloheptane, cyclopentane, cyclohexane, alkylated cycloaliphatic compounds such as methylcyclohexane, both the normal alkanes and isoalkanes are included, use. Furthermore, olefins such as propylene, butylene, hexene and higher olefins or naphthenes, the boiling point of which is between -20 and 450 ° C. or above, can be used. Particularly preferred are normal aliphatic hydrocarbons having about 5 to 10 or more carbon atoms, or naphthenes having a 5- or 6-membered ring. A relatively low molecular weight and increasing branching reduce the reactivity of a hydrocarbon molecule. Therefore, z. B. the oxidation of highly branched processes to carry out the partial
Oxidation of organic compounds in the
Steam state in the presence of
heat absorbing solids
Anmelder:Applicant:
Esso Research and Engineering Company,Esso Research and Engineering Company,
Elizabeth, N.J. (V. St. A.)Elizabeth, N.J. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr. W. Beil und A. Hoeppener, Rechtsanwälte,Dr. W. Beil and A. Hoeppener, lawyers,
Frankfurt/M.-Höchst, Adelonstr. 58Frankfurt / M.-Höchst, Adelonstr. 58
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Merrell R. Fenske,Merrell R. Fenske,
Jennings H. Jones, State College, Pa. (V. St. A.)Jennings H. Jones, State College, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Februar 1958
(718 835)Claimed priority:
V. St. v. America February 28, 1958
(718 835)
Kohlenwasserstoffen, wie 2,3,4-Trimethylpentan, die Anwendung etwas schärferer Reaktionsbedingungen, z. B. Drücke von mindestens 2 bis 5 at, während für die Oxydation normaler Alkane Drücke von wenig über Atmosphärendruck ausreichend sind.Hydrocarbons, such as 2,3,4-trimethylpentane, the use of somewhat more severe reaction conditions, z. B. Pressures of at least 2 to 5 atm, while for the oxidation of normal alkanes pressures of little above atmospheric pressure are sufficient.
Aromatische Verbindungen, wie Benzol, Toluol und andere kernreiche Aromaten, wie Naphthalin, bei denen der Methylengruppengehalt gleich Null oder kleiner als 20 °/o der Kohlenstoffatome ist, sind verhältnismäßig inert und stellen normalerweise keine guten Ausgangsstoffe für die Durchführung des neuen Oxydationsverfahrens dar. Wenn man jedoch einen leicht oxydierbaren Kohlenwasserstoff mit dem aromatischen Stoff mischt, lassen sich beide reaktionsfähig machen. In jedem Falle können Aromaten mit den obenerwähnten oder anderen leicht oxydierbaren Kohlenwasserstoffen in den Ausgangsgemischen enthalten sein.Aromatic compounds such as benzene, toluene and other aromatic compounds with a high concentration of nucleus, such as naphthalene, in which the methylene group content is equal to zero or less than 20% of the carbon atoms relatively inert and usually do not make good starting materials for carrying out the new one Oxidation process. If, however, an easily oxidizable hydrocarbon with the aromatic Mixing substances, both can be made reactive. In any case, aromatics can be used with contain the above-mentioned or other easily oxidizable hydrocarbons in the starting mixtures be.
Geeignete Ausgangsverbindungen sind weiterhin aliphatische Alkohole, vor allem C4- bis C10- und höhere Alkohole, wie Butanol-1, Octanol-1, Tridecylalkohol, ebenso Ketone mit einem ähnlichen Kohlenwasserstoffgehalt, z. B. Heptanon-2.Suitable starting compounds are also aliphatic alcohols, especially C 4 - to C 10 - and higher alcohols such as 1-butanol, 1-octanol, tridecyl alcohol, as well as ketones with a similar hydrocarbon content, e.g. B. heptanone-2.
Wie bereits gesagt, geht es im vorliegenden Verfahren darum, die Oxydation der organischen Verbindungen unter Abführung der Reaktionswärme so zu steuern, daß eine partielle Oxydierung eintritt.As already said, the present process is about the oxidation of the organic compounds with the dissipation of the heat of reaction to be controlled so that partial oxidation occurs.
609 588/440609 588/440
3 43 4
Würde man versuchen, diese Reaktionswärme durch Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas, z. B. bewegte Schichten, d. h. rieselnde Schichten von ein Gemisch aus Sauerstoff und Wasserdampf sein. Feststoffen auf festen Unterlagen, wie sie zum Zweck Die verschiedenen gasförmigen organischen Beschikder Wärmezufuhr beim Cracken von Kohlenwasser- klingen werden verschieden schnell oxydiert, ebenso stoffen angewandt werden," abzuführen, so würde 5 sind die zur Ingangsetzung der Oxydation erf orderman damit keinen Erfolg haben, und die Oxydation liehen Temperaturen verschieden, lassen sich jedoch würde zu weit fortschreiten. Selbst mit einer Wirbel- leicht feststellen. Handelt es sich bei dem Reaktionsschicht von Feststoffteilchen ließe sich die Reaktion teilnehmer um einen solchen, der schnell oxydiert, nicht im erforderlichen Maße steuern. Ein .bekanntes so bevorzugt man die Verwendung sauerstoffhaltiger Verfahren zur Oxydation von Äthylen oder dessen io Gasgemische, z. B. von Luft- oder Sauerstoff-Wasser-Homologen zu Aldehyden verläuft so, daß man dampf-Gemischen. Bei schwer oxydierbaren Reakdurch eine U-förmig gebogene Röhre, in der sich der tionsteilnehmern ist eine höhere Sauerstoffkonzen-Katalysator (Aktivkohle) befindet, ein Gemisch aus tration zweckmäßig. Es können bei der Vorrichtung Äthylen und Luft leitet. Die vorliegende Erfindung ' eine oder "mehrere Beschickungs- und Sauerstoffgestattet ein wesentlich großzügigeres Arbeiten und 15 zufuhrleitungen verwendet werden, wobei die Anzahl besitzt einen wesentlich weiteren Anwendungs- und der Abstand dieser Leitungen von der Bauart bereieh.ii-; ■* -·,,-· ....:■. .·.■■-. :·- des betreffendenOxydationsgefäßes, den angewandtenIf you would try this heat of reaction by air or another oxygen-containing gas, z. B. moving layers, ie trickling layers of a mixture of oxygen and water vapor. Solids on solid substrates, as they are used for the purpose The various gaseous organic charges of the heat supply when cracking hydrocarbons blades are oxidized at different rates, just as substances are used to "dissipate, so those who are required to initiate the oxidation would not be successful," and the oxidation gave different temperatures, but would proceed too far. Easily ascertained even with a vortex. If the reaction layer is made up of solid particles, the reaction participant, one which oxidizes quickly, could not be controlled to the necessary extent. A well-known one, the use of oxygen-containing processes for the oxidation of ethylene or its gas mixtures, for example air or oxygen-water homologues to aldehydes, proceeds in such a way that vapor mixtures are used. shaped curved tube, in which the participant is a higher sour material concentration catalyst (activated carbon), a mixture of tration is appropriate. The device can conduct ethylene and air. The present invention 'or a "multiple feed and Sauerstoffgestattet a much more generous working and used 15 supply lines are, the number has bereieh.ii- a much wider application and the spacing of these lines from the design; ■ * - * ,, - · ....: ■ .. ·. ■■ -.: · - of the oxidation vessel concerned, the used
Das erfindungsgemäße Verfahren hat weiterhin Temperaturen sowie von· der Art der verwendetenThe process according to the invention also has temperatures and the type of those used
den Vorteil, daß es in .einer einzigen Reaktionszone, Reaktionsteilnehmer abhängt. Das Oxydationsgefäßthe advantage that it depends on reactants in a single reaction zone. The oxidation vessel
durch die die Feststoffe und die Beschickung im 20 besteht zweckmäßig aus einem Gefäß von der Formby means of which the solids and the charge in the 20 consists suitably of a vessel of the form
Gleichstrom geführt werden, stattfindet. Ein Ver- eines länglichen Fasses und hat einen DurchmesserDirect current takes place. A ver of an elongated barrel and has a diameter
fahren, daß die Verwendung inerter Feststoffe in von beispielsweise 1,60 bis 4,5 m und eine Länge vondrive that the use of inert solids in from, for example, 1.60 to 4.5 m and a length of
Wirbelschicht vorsieht und in einer Anzahl von 7,60 bis 18 m. Diese Abmessungen sind natürlich nurProvides fluidized bed and in a number of 7.60 to 18 m.These dimensions are of course only
Reaktiohsräumen durchgeführt wird, von denen Beispiele. - -Reaction rooms is carried out, examples of which. - -
einige nahezu frei von Feststoffen sind, ist dem er- 25 Sobald Ausgangsprodukt und Oxydationsgas insome are almost free of solids, the 25 As soon as the starting product and the oxidizing gas are in
findungsgemäßen Verfahren also unterlegen. Die das Oxydationsgefäß eingeführt sind, setzt die exo-inferior to the method according to the invention. When the oxidation vessel is inserted, the exo-
Anwendung der Gleichstromtechnik hat gegenüber therme Reaktion fast sofort ein. Zur raschen Ingang-Application of direct current technology has an almost instantaneous opposite thermal reaction. For rapid start
der Gegenstromtechnik den Vorteil, daß kleinere Setzung der Oxydation kann die Ausgangsverbindungthe countercurrent technique has the advantage that the starting compound can be reduced to a lesser extent by oxidation
Reaktoren angewandt werden können. Die für die auf die Reaktionstemperatur vorerhitzt werden, wo-Reactors can be applied. Those for which are preheated to the reaction temperature, where-
Gegenstromtechnik erforderlichen Reaktoren müssen 30 nach die Oxydation exotherm verläuft. Die Ingang-Countercurrent technology required reactors must 30 after the oxidation is exothermic. The entrance
einen großen Durchmesser haben. setzung der Reaktion kann auch in der Weise ge-have a large diameter. setting of the reaction can also be
Ist die Ausgangsverbindung leicht verflüssigbar, schehen, daß man die eintretenden Feststoffe auf derIf the starting compound is easily liquefiable, the incoming solids can be on the
z.B. wenn oberhalb — 200C siedende Verbindungen für die Ingangsetzung der Oxydation erforderlichenfor example, if above - 20 0 C boiling compounds for the start-up of oxidation required
oxydiert werden, so liegen gewöhnlich in drei Arten Temperaturhöhe hält.are oxidized, so there are usually three types of temperature holding.
von Reaktionsprodukten nämlich gasförmige, flüs- 35 Die anzuwendende Temperatur hängt von der Artof reaction products namely gaseous, liquid 35 The temperature to be used depends on the type
sige, wäßrige und eine flüssige organische vor. Die der Ausgangsverbindung ab. Es wird ein Strom vonsige, aqueous and a liquid organic before. That of the starting compound. It becomes a stream of
Wahl einer bestimmten Ausgangsverbindung ist je- verhältnismäßig kühlen, als feiner Regen herab-The choice of a certain starting compound is always relatively cool, when fine rain comes down.
doch für die partielle Oxydation kein entscheidender rieselnden· Feststoffen zusammen mit den in gleicherbut no decisive trickling solids together with the in the same for the partial oxidation
Faktor, vielmehr kann jede beliebige organische Ver- Richtung abwärts strömenden Beschickungsgasen imFactor, rather any organic direction can be used in the feed gases flowing downwards
bindung, die sich oxydieren läßt, verwendet werden. 40 Reaktionsraum verteilt. Unter »verhältnismäßig kühl«bond that can be oxidized can be used. 40 reaction space distributed. Under "relatively cool"
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht ist zu verstehen, daß die eintretenden Feststoffe eine darin, daß die Gasgeschwindigkeit innerhalb eines niedrigere Temperatur besitzen als die austretenden sehr weiten Bereichs variieren kann. Bei dem er- Feststoffe, Die lineare Gasgeschwindigkeit kann infindungsgemäßen Verfahren können Gasgeschwindig- nerhalb eines weiten Bereichs gesteuert werden, wokeiten angewandt werden, die zwischen sehr niedri- 45 bei sie höher oder niedriger sein kann als die Freigen und hohen Geschwindigkeiten liegen, wodurch fallgeschwindigkeit der Feststoffe. Allgemein gesagt, eine genaue und weitgehende Regulierung der Ver- strömen die festen Teilchen ungefähr mit einer Geweilzeit der zu oxydierenden Verbindung innerhalb schwindigkeit abwärts, die ihrer Freifallgeschwindigdes Oxydationsgefäßes, der Temperatur und des Um- keit plus der Geschwindigkeit der Gase entspricht, wandlungsgrades je Durchgang möglich ist. Man 50 Die angewandten Drücke liegen zwischen ungefähr kann hierbei ein Reaktionsgefäß von angemessener 0,5 und 17,5 kg je Quadratzentimeter, müssen jedoch Größe verwenden, wie es für technische Zwecke ge- nicht unbedingt innerhalb dieser Grenzen liegen. Der eignet ist. Druck hängt von der Reaktionsfähigkeit des zu oxy-An important feature of the invention is to understand that the solids entering a in that the gas velocity within a lower temperature than the exiting can vary very widely. In the case of solids, the linear gas velocity can in accordance with the invention Processes can be controlled over a wide range of gas velocities, wokeiten can be used, which can be between very low and higher or lower than the free and high velocities, reducing the rate of fall of the solids. Generally speaking, a precise and extensive regulation of the flow of the solid particles approximately with a delay time of the compound to be oxidized downwards, that of its free-fall speed Oxidation vessel, which corresponds to the temperature and the environment plus the velocity of the gases, degree of conversion per pass is possible. Man 50 The pressures used are between approximately Here, a reaction vessel of appropriate 0.5 and 17.5 kg per square centimeter can, but must Use size that is not necessarily within these limits for technical purposes. Of the is suitable. Pressure depends on the reactivity of the oxy-
Ein anderes wichtiges Merkmal einer Ausführungs- dierenden Stoffes und von dem Umfang der an-Another important characteristic of an executing substance and of the scope of the other
form des^Verfahrens ist die automatische Abschrek- 55 gestrebten Gasgewinnung ab. So kann es z. B. er-The form of the ^ process is the automatic gas extraction. So it can be B. he
kung der Umsetzung, die sich aus dem abwärts ge- wünscht sein, etwa in den gasförmigen Produkteneffect of the conversion that results from the downward trend, for example in the gaseous products
richteten Gleichstrom der Gase und Feststoffe ergibt vorhandene niedermolekulare Olefine, Aldehyde oderDirected direct current of gases and solids results in existing low molecular weight olefins, or aldehydes
(vgl. die dazugehörigen späteren Ausführungen) und Kohlenoxyde zu gewinnen. Der im Oxydationsgefäß(cf. the associated later explanations) and to obtain carbon oxides. The one in the oxidation vessel
die Rückführung von Feststoffen in den oberen Teil herrschende Druck unterstützt die Gewinnung sol-the return of solids to the upper part of the prevailing pressure supports the recovery of sol-
des Reaktionsgefäßes, wo sie gekühlt und als herab- 60 eher Gase, da die ausströmenden Gase dann für rieselnde Feststoffe wiederverwendet werden, wobei deren Gewinnung nicht mehr besonders komprimiertof the reaction vessel, where they are cooled down and rather than gases, since the outflowing gases are then used for trickling solids can be reused, whereby their recovery is no longer particularly compressed
als Transportgas die Oxydationsgase dienen. Ge- werden müssen. Um die Durchführung eines wirk-the oxidizing gases serve as the transport gas. Must be. In order to carry out an effective
gebenenfalls kann diese Art des Verfahrens jedoch samen Verfahrens zu ermöglichen und die Gase zuIf necessary, however, this type of procedure can allow the seed procedure and the gases too
dadurch geändert werden, daß man als Transportgas einer Abwärtsbewegung im Gleichstrom mit denbe changed by the fact that a downward movement in cocurrent with the transport gas
entweder nur von außen zugeführtes Gas oder teils 65 herabrieselnden Feststoffen zu veranlassen, wird vor-to induce either only gas supplied from the outside or partly 65 trickling down solids,
zugeführtes Gas und teils umlaufendes gasförmiges teilhaft an der Feststoffeinlaßöffnung ein Drucksupplied gas and partly circulating gaseous partly at the solids inlet opening a pressure
Oxydationsprodukt verwendet. Das Oxydationsmittel aufrechterhalten, der etwas über dem in der Reakkann Sauerstoff, Luft, mit Sauerstoff angereicherte tionskammer herrschenden Druck liegt. Eine Diffe-Oxidation product used. Maintain the oxidant, which can be slightly above that in the reac Oxygen, air, oxygen-enriched ion chamber prevailing pressure lies. A dif-
5 65 6
renz von 0,07 bis 0,14 kg je Quadratzentimeter ge- Eisen oder Tonerde oder Wolfram- oder Molybdän-from 0.07 to 0.14 kg per square centimeter of iron or alumina or tungsten or molybdenum
nügt; es kann jedoch auch eine höhere Druck- oxyd, jedoch sind diese Metalle zur Durchführungis enough; However, it can also use a higher pressure oxide, but these metals are used
differenz angewandt werden. von Reaktionen der erfindungsgemäßen Art nicht er-difference can be applied. of reactions of the type according to the invention not
Die Reaktionstemperatur soll vorzugsweise zwi- forderlich. Die festen Teilchen besitzen gewöhnlich sehen etwa 250 und 700° C liegen, jedoch braucht 5 eine Größe zwischen 5 und 800 μ. Teilchen mit einer dieser Temperaturbereich nicht streng eingehalten zu Größe von 50 bis 300 μ besitzen gute Aufwirbelungswerden. Während natürlich für die Inganghaltung der und Fließeigenschaften. Da die Feststoffe von dem Oxydation eine bestimmte Mindesttemperatur erfor- Unterteil in den Oberteil des Reaktionsgefäßes zuderlich ist, richtet sich die Höchsttemperatur nach rückgeführt werden müssen, müssen sie genügend der Art des Endproduktes. Da eine zu starke Oxy- ίο leicht sein, um mit Transportgasen bei den angewen-. dation, die zur Bildung von Verbrennungsprodukten, deten Geschwindigkeiten nach oben befördert werden wie Kohlendioxyd und Wasser, führen kann, sich zu können. Es können jedoch auch schwerere Teildadurch ergibt, daß die Reaktionsteilnehmer zu chen bei Anwendung fremder Transportgase verhohen Temperaturen ausgesetzt werden, ist es er- wendet werden, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit forderlich, eine Temperatur aufrechtzuerhalten, die 15 hindurchgeblasen werden.The reaction temperature should preferably be intermediate. The solid particles usually have see about 250 and 700 ° C, but 5 needs a size between 5 and 800 μ. Particle with a this temperature range is not strictly adhered to, sizes from 50 to 300 μ have good fluidization properties. While of course for the maintenance of the and flow properties. Since the solids of the Oxidation requires a certain minimum temperature. Lower part in the upper part of the reaction vessel is, the maximum temperature depends on must be returned, they must be sufficient the type of end product. Because too strong an oxy- ίο be easy to use with transport gases. dation, which for the formation of combustion products, the velocities are conveyed upwards like carbon dioxide and water, can lead to being able to. However, it can also do heavier parts shows that the reaction participants to chen when using foreign transport gases Exposed to temperatures, it is used when operating at high speed necessary to maintain a temperature that 15 are blown through.
unterhalb dieser oberen kritischen Grenze liegt. Bei Die Vorrichtung zur Durchführung dieser Oxydem
vorliegenden Verfahren, bei dem hohe Durch- dationen kann verschiedene Formen besitzen. Eine
Satzgeschwindigkeiten infolge hoher linearer Gas- für diese nach dem Gleichstromprinzip arbeitende
gescnwindigkeiten (durch die Flächeneinheit des Dampfphasenoxydation besonders geeignete Bauart
Reaktionsgefäßes sich pro Zeiteinheit bewegendes 20 wird in F i g. 1 gezeigt. Das Reaktionsgefäß besteht
Gäsvolumen) erreicht werden, können jedoch höhere aus einem zylindrischen Reaktorgehäuse 1 mit der
Temperaturen, als früher bekannt, angewendet wer- oberen Einfüllvorrichtung oder -trommel 2, die mit
den. So liegt einer der größten Vorteile des vorliegen- dem Gehäuse 1 verbunden ist. Die Anlage ist so konden
Verfahrens darin, daß die Gasgeschwindigkeit struiert, daß sie den anzuwendenden Temperaturen
höher sein kann als bei einem Gegenstromverfahren, 25 und Drücken widersteht. Gefäß 2 enthält zweckbei
dem die Feststoffe nach unten fallen, da bei die- mäßig ein Rost 3, auf dem eine aufgewirbelte Schicht
sem letztgenannten Verfahren die Geschwindigkeit von Feststoffen liegen kann. Das Aufwirbelungsgas
des aufwärts strömenden Gases nicht über der Frei- wird über die Leitung 4 zugeführt,
fallgeschwindigkeit der schwersten Teilchen der Weiter ist eine Vorrichtung zum Kühlen der Festherabfallenden
Feststoffe liegen kann. Bei leichteren 30 stoffe, die aus den Kühlschlangen 5 und einem Ab-Teilchen
wäre die maximale Gasgeschwindigkeit gaskessel besteht, oder eine ähnliche Vorrichtung
noch geringer. Wenn bei den bisherigen Verfahren vorgesehen. Zwischen dem Gefäß 2 und dem Remit
Gasgeschwindigkeiten gearbeitet werden würde, aktionsgefäß 1 befindet sich eine Vorrichtung 6,
die oberhalb der angegebenen Höchstgeschwindig- durch welche die Feststoffe mit regulierter Geschwinkeit
liegen, so hätte dies zur Folge, daß die Feststoffe 35 digkeit in das Reaktionsgefäß 1 fließen. Diese Vorin
dem Reaktionsgefäß aufwärts getrieben würden. richtung kann ein gewöhnliches Ventil oder eine
Dadurch würden die Temperaturen außer Kontrolle Steueröffnung, z. B. ein Feststoff-Schieberventil sein,
geraten, und schließlich würde die Oxydation infolge wie es in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
der Berührung der Ausgangsverbindungen mit einer Die Zufuhr der organischen Beschickung erfolgt
zu großen Fläche zum Erliegen kommen. 40 über die Leitung 7 und die des Oxydationsgases ent-is below this upper critical limit. The device for carrying out these oxides in the present process, in which high through-dations, can have various shapes. A set speed as a result of high linear gas speeds can be achieved for these speeds, which work according to the direct current principle (due to the unit area of the vapor phase oxidation, a particularly suitable type of reaction vessel moving per unit of time is shown in FIG. 1 a cylindrical reactor housing 1 with the temperatures, as previously known, used upper filling device or drum 2, which with the. One of the greatest advantages of the present housing 1 is thus associated. The system is so conducive to the fact that the gas velocity is structured so that it can withstand the temperatures and pressures to be used higher than in the case of a countercurrent process. Vessel 2 contains the purpose in which the solids fall down, since in this case there is a grate 3 on which a fluidized layer according to the last-mentioned method, the speed of solids can lie. The fluidizing gas of the upwardly flowing gas not above the free is supplied via line 4,
The falling speed of the heaviest particles is a device for cooling the solid falling solids. In the case of lighter substances, which consist of the cooling coils 5 and an Ab particle, the maximum gas velocity would be gas boiler, or a similar device would be even lower. If provided for in previous procedures. Between the vessel 2 and the remit gas velocities, action vessel 1 is a device 6, which is above the specified maximum speed through which the solids are at a regulated speed, so this would mean that the solids 35 flow into the reaction vessel 1 flow. These would be propelled upwards in the reaction vessel. direction can be an ordinary valve or a control port. B. be a solid slide valve, and finally the oxidation would result as it is shown schematically in the drawing. the contact of the starting compounds with a The supply of the organic charge occurs to a large area come to a standstill. 40 via line 7 and that of the oxidizing gas
Die in dem Reaktionsgefäß zur Lenkung der Oxy- weder über eine oder mehrere Leitungen 8, 9 und 10.
dation und Aufnahme der Reaktionswärme ver- Die Einlaßöffnung für die gasförmige organische Bewendeten
Feststoffe können aus siliziumhaltigen oder Schickung befindet sich zweckmäßig oberhalb der
aluminiumhaltigen Stoffen, wie Ottawa-Sand, Glas- Einlaßöffnung für das Oxydationsgas. Gegebenenperlen, verbrauchter Ton, Quarz, geschmolzenes 45 falls können auch mehrere Einlaßöffnungen in Längs-Aluminiumoxyd
oder Koks bestehen. Diese Feststoffe richtung des Reaktionsgefäßes im gleichmäßigen Absollen
vorzugsweise gegenüber dem Beschickungs- stand voneinander angeordnet werden. Die Steuermaterial
inert sein, d. h., sie sind nicht als Katalysa- vorrichtung 6 ist vorteilhaft so konstruiert, daß die
toren für die Oxydation notwendig. Ihre Aufgabe ist Feststoffe gleichmäßig innerhalb des gesamten Rees,
die Temperatur im Reaktionsraum zu mäßigen, 50 aktionsraums herabrieseln können, damit die gedie
Bildung heißer Stellen oder das Aufkommen zu wünschte Temperatursteuerung erzielt wird,
hoher örtlicher Temperaturen zu verhindern, die Der untere Teil des Reaktionsgefäßes 1 endet in
Aktivität der Oxydation im Reaktionsraum zu ver- einem verengten Teil 11, der mit einem Steigrohr 12
langsamen und die Reaktionswärme zu verteilen und verbunden ist, das zweckmäßig einen kleineren
aufzunehmen, so daß sie in einer anderen Verfahrens- 55 Durchmesser als das Reaktionsgefäß 1 hat und oben
stufe aus den Feststoffen entzogen werden kann, um in einen Zyklonabscheider 13 mündet, in dem die
die Reaktion in dem Steigrohr gegebenenfalls zu gasförmigen Oxydationsprodukte von den heißen,
unterbrechen. festen Teilchen getrennt werden. Oberhalb desThe inlet opening for the gaseous organic solids can be made of silicon-containing substances or is conveniently located above the aluminum-containing substances, such as Ottawa sand, glass inlet port for the oxidizing gas. Given pearls, spent clay, quartz, molten 45, if there are several inlet openings in longitudinal aluminum oxide or coke. These solids in the direction of the reaction vessel should be arranged in a uniform unloading, preferably opposite the loading stand from one another. The control material is inert, ie it is not used as a catalytic converter 6 is advantageously constructed in such a way that the gates are necessary for the oxidation. Your task is solids evenly within the entire Rees, to moderate the temperature in the reaction space, 50 action space can trickle down, so that the formation of hot spots or the occurrence of the desired temperature control is achieved,
The lower part of the reaction vessel 1 ends in the activity of the oxidation in the reaction space to a narrowed part 11, which is connected to a riser pipe 12 and to distribute the heat of reaction, and which is useful to absorb a smaller one, so that it has a different process diameter than the reaction vessel 1 and can be withdrawn from the solids at the top stage to open into a cyclone separator 13 in which the reaction in the riser pipe, possibly to gaseous oxidation products from the hot ones, interrupt. solid particles are separated. Above the
Größe und Form der Teilchen sollen im allge- Zyklonabscheiders befindet sich das Austrittsrohr 14, meinen so beschaffen sein, daß sie sich aufwirbeln 60 durch das die gasförmigen Oxydationsprodukte ablassen, jedoch sollten die Teilchen nicht so klein ziehen.The size and shape of the particles should be in the general cyclone separator is the outlet pipe 14, believe to be such that they are whirled up 60 through which the gaseous oxidation products are released, however, the particles should not pull so small.
sein, daß sie für eine Abtrennung aus den Reaktions- Ferner ist eine Vorrichtung 15 zur Rückführung gasen mit den üblichen Feststoff-Gas-Abscheidern, der heißen Feststoffe in das Gefäß 2 vorgesehen, z. B. mit Zyklonen, ungeeignet sind. Sie müssen fer- Hierzu ist kurz zu erwähnen, daß die Feststoffe, die ner abriebfest sein. Gegebenenfalls können die Fest- 65 sich im Gefäß 2 während des Verfahrens in einem stoffe auch katalytische Stoffe enthalten, wie Schwer- aufgewirbelten Zustand befinden, durch die Wärmemetalle und Schwermetalloxyde, die oxydierbar und ableitungsschlangen 5 gekühlt werden. Der Druck reduzierbar sind, z. B. Silber, Kupfer, Platin, Chrom, oberhalb des Schieberventils 6 bei Punkt 16 wird einbe that they are for a separation from the reaction. Furthermore, a device 15 is for recycling gas with the usual solids-gas separators, the hot solids are provided in the vessel 2, z. B. with cyclones, are unsuitable. You need to fer- this is briefly to mention that the solids that are be resistant to abrasion. If necessary, the solid 65 can be in the vessel 2 during the process in one Substances also contain catalytic substances, such as being heavily whirled up by the heat metals and heavy metal oxides which are oxidizable and drain coils 5 cooled. The pressure are reducible, e.g. B. silver, copper, platinum, chrome, above the slide valve 6 at point 16 is a
klein wenig höher gehalten als der Druck bei Punkt 17 im Reaktionsgefäß 1, der unmittelbar unter dem Schieberventil 6 liegt. Infolge des Druckabfalls innerhalb der aufgewirbelten Feststoffschicht im Gefäß 2 ist der Druck oberhalb der aufgewirbelten Schicht etwas niedriger als der Druck oberhalb des Schieberventils 16 und liegt etwas unter dem Druck im Reaktionsgefäß 1. Durch entsprechenden Druckausgleich kann erreicht werden, daß die Gase im Gleichstrom mit den herabrieselnden Feststoffen abwärts strömen.kept slightly higher than the pressure at point 17 in reaction vessel 1, which is immediately below the Slide valve 6 is located. As a result of the pressure drop within the fluidized solid layer in vessel 2 the pressure above the fluidized layer is slightly lower than the pressure above the slide valve 16 and is slightly below the pressure in reaction vessel 1. By appropriate pressure equalization can be achieved that the gases in cocurrent with the trickling down solids stream.
Die Feststoffe werden dem Reaktionsgefäß zugeführt und fließen im wesentlichen im freien Fall abwärts in das Reaktionsgefäß 1, wobei jedoch die Bewegung der Feststoffe durch das abwärts strömende Gas beschleunigt wird. Unter dem Ausdruck »freier Fall« ist zu verstehen, daß die Feststoffe nicht durch aufsteigende Gasströme nach oben geschleudert oder in ihrer Abwärtsbewegung behindert werden.The solids are added to the reaction vessel and essentially flow in free fall downward into the reaction vessel 1, however, the movement of the solids through the downward flowing Gas is accelerated. By the term "free fall" it is meant that the solids do not thrown upwards by rising gas streams or hindered in their downward movement will.
Zweckmäßig ordnet man unmittelbar unter dem Schieberventil Roste 18 an, die eine wirksamere homogene Verteilung der Feststoffe erreichen, damit sie in einem hochdispersen, gleichmäßigen Strom absinken öder herabrieseln. Die Feststoffe werden im allgemeinen in einer Menge von 0,023 bis 13,6 kg je Grammol Sauerstoff zugeführt. Dieser Wert kann, je nach Größe der Feststoffe und deren physikalischen Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf ihre Fähigkeit, die exotherme Reaktionswärme zu absorbieren, variieren.It is useful to arrange grids 18 directly below the slide valve, which are more effective Achieve homogeneous distribution of the solids so that they sink in a highly dispersed, even flow drizzling down. The solids will generally be in an amount of from 0.023 to 13.6 kg per gramole of oxygen supplied. This value can, depending on the size of the solids and their physical Properties, especially with regard to their ability to withstand the exothermic heat of reaction to absorb, vary.
Die lineare Gasgeschwindigkeit der Beschickung und des Oxydationsgases wird so gehalten, daß die Gesamtverweilzeit im Reaktionsgefäß 1 0,25 bis 10 Sekunden beträgt. Da sich die Feststoffe im wesentlichen im freien Fall bewegen, obwohl ihre Bewegung durch das abwärts strömende Gas etwas beschleunigt wird, wandern sie mit einer höheren linearen Geschwindigkeit durch das Reaktionsgefäß als die Gase, bis die Gase und die Feststoffe das Steigrohr 12 erreichen, das einen Aufstrom der Feststoffe und des Gases erfordert. An diesem Punkt bewegen sich die Feststoffe mit einer Geschwindigkeit nach oben, die nicht größer ist als die Geschwindigkeit der Gase. Sie werden durch die gasförmigen Oxydationsprodukte in den Zyklonabscheider 13 befördert. Die lineare Geschwindigkeit des Gases hängt von dessen Anfangsgeschwindigkeit und von der Verringerung des Durchmessers des Steigrohres im Vergleich zu dem Durchmesser des Reaktionsgefäßes ab. Dieses Konstruktionsmerkmal ist besonders wichtig, da partielle Oxydationen durch Kontakt mit großen Flächen stark gehemmt oder sogar zum Stillstand gebracht werden. Dies ist der Hauptgrund für die Anwendung eines Kühlverfahrens unter Verwendung herabrieselnder Feststoffe. Durch die Verwendung von herabrieselnden Feststoffen als Kühlmittel werden die Reaktionsgase nicht in dem Maße einer Flächenberührung mit den festen Teilchen unterworfen, daß die Reaktion unterbrochen wird. Wenn die Feststoffe die Aufstromleitung 12 erreichen und sich zusammenballen bzw. dichter werden, so wird die Reaktion je nach Zunahme der Feststoffdichte unmittelbar gehemmt oder unterbrochen. Diese Erhöhung der Dichte läßt sich leicht mittels der Gasgeschwindigkeit und dem Durchmesserverhältnis zwischen dem Reaktionsgefäß und dem Steigrohr regulieren. Hohe Geschwindigkeiten führen dazu, daß die Feststoffe durch das Rohr 12 nach oben befördert werden, ohne daß die Dichte der Feststoffmasse beträchtlich erhöht wird. Bei sehr hohen Geschwindigkeiten erfolgt sogar eine Verringerung der Feststoffdichte und die Reaktion wird in dem Steigrohr fortgesetzt. Niedrigere Geschwindigkeiten führen zu einer Erhöhung der Feststoffdichte an oder nahe der U-förmigen Biegung sowie in der gesamten Steigleitung 12, wodurch eine sofortige Unterbrechung der Reaktion eintritt. So erreicht man bei Verwendung schwer oxydierbarer organischer Beschickungen durch Anwendung einer höheren Gasgeschwindigkeit im Steigrohr eine Erhöhung der Reaktionsdauer, indem man das Steigrohr als Reaktionsraum mitverwendet.The linear gas velocity of the feed and the oxidizing gas is maintained so that the Total residence time in reaction vessel 1 is 0.25 to 10 seconds. Because the solids are essentially move in free fall, although their movement is somewhat accelerated by the downward flowing gas they migrate through the reaction vessel at a higher linear velocity than the gases until the gases and solids reach the riser 12, which is an upflow of the solids and the gas required. At this point the solids are moving at a rate above, which is not greater than the speed of the gases. They are caused by the gaseous oxidation products conveyed into the cyclone separator 13. The linear velocity of the gas depends on it Initial speed and from the reduction in the diameter of the riser compared to the diameter of the reaction vessel. This design feature is particularly important because it is partial Oxidations through contact with large areas are strongly inhibited or even brought to a standstill will. This is the main reason for using a cooling method trickling solids. By using trickling solids as a coolant the reaction gases are not subjected to surface contact with the solid particles to the extent that that the reaction is interrupted. When the solids reach upstream line 12 and agglomerate or become denser, the reaction will depend on the increase in solids density immediately inhibited or interrupted. This increase in density can easily be achieved by means of the gas velocity and regulate the diameter ratio between the reaction vessel and the riser tube. High speeds lead to that the solids are conveyed up through the pipe 12 without the density of the solid mass is increased considerably. At very high speeds there is even a reduction in the Solid density and the reaction continues in the riser. Run lower speeds to an increase in solids density at or near the U-shaped bend as well as throughout Riser line 12, whereby an immediate interruption of the reaction occurs. This is how you reach at Use of organic feedstocks that are difficult to oxidize by using a higher gas velocity in the riser an increase in the reaction time by using the riser as a reaction space used.
Als Unterstützung kann bei dem mit herabrieselnden Feststoffen arbeitenden Kühlverfahren, durch das die Temperatur innerhalb des Reaktionsgefäßes geregelt wird, auch so verfahren werden, daß man die kalte, flüssige organische Beschickung an mehreren Stellen des Reaktionsgefäßes 1 einführt. Die dadurch hervorgerufene Selbstkühlung des Reaktionsgemisches unterstützt die Aufrechterhaltung der gewünschten Temperaturen in ihm. Es können ferner verschiedene Maßnahmen zur Erreichung einer genauen Einstellung der Gasgeschwindigkeiten im Steigrohr getroffen werden. Eine solche Maßnahme besteht in der Beschränkung des Durchmessers des Steigrohres im Verhältnis zum Durchmesser des Reaktionsgefäßes, wodurch die Gasgeschwindigkeit bis zu einem gewünschten Grad beschleunigt wird. So muß sich z. B. bei einer" Anlage, in der das Reaktionsgefäß den gleichen Durchmesser besitzt wie das Steigrohr, die Feststoffgeschwindigkeit notwendigerweise verringern, sobald die Feststoffe in das Steigrohr gelangen und aufwärts strömen, da die Geschwindigkeit im Reaktionsgefäß etwa der Freifallgeschwindigkeit der Feststoffe plus der zusätzlichen Geschwindigkeit des Gases entspricht, während im Steigrohr die Höchstgeschwindigkeit der Feststoffe derjenigen des Gases entspricht. Selbst wenn das Steigrohr 12 einen kleineren Durchmesser als das Reaktionsgefäß besitzt, so reicht die höhere Gasgeschwindigkeit in dem Steigrohr nicht aus, um die Feststoffe im dispersen Zustand zu halten, wie sie im Reaktionsgefäß 1 vorhanden ist. Es können auch andere Mittel zur Regulierung der Feststoffdichte im Steigrohr angewendet werden. So kann man beispielsweise in der Weise verfahren, daß man ein fremdes Transportgas in das Steigrohr einleitet, wodurch die Transportgase beschleunigt werden und die Feststoffkonzentration in diesen Gasen verringert wird.As a support for the cooling process, which works with trickling solids, through that the temperature within the reaction vessel is regulated, can also be proceeded so that one introduces the cold, liquid organic charge at several points in the reaction vessel 1. the the resulting self-cooling of the reaction mixture supports the maintenance of the desired Temperatures in it. It can also take various measures to achieve an accurate Adjustment of the gas velocities in the riser can be made. Such a measure consists in limiting the diameter of the riser in relation to the diameter of the Reaction vessel, whereby the gas velocity is accelerated to a desired degree. So must z. B. in a "system in which the reaction vessel has the same diameter as that Riser, the solids velocity necessarily decrease once the solids enter the riser and flow upwards, since the speed in the reaction vessel is about the speed of free fall corresponds to the solids plus the additional velocity of the gas, while im Riser pipe the maximum velocity of the solids corresponds to that of the gas. Even if that If the riser pipe 12 has a smaller diameter than the reaction vessel, the higher gas velocity is sufficient in the riser not enough to keep the solids in the disperse state as they do is present in the reaction vessel 1. Other means of regulating the density of solids in the Riser pipe can be applied. For example, one can proceed in such a way that one is a strange Introduces transport gas into the riser, whereby the transport gases are accelerated and the solids concentration is decreased in these gases.
Statt die gasförmigen Oxydationsprodukte als Transportgase zu verwenden, kann im unteren Teil des Reaktionsgefäßes 1 eine Feststoff-Gas-Abscheidervorrichtung eingebaut werden.Instead of using the gaseous oxidation products as transport gases, in the lower part of the reaction vessel 1, a solid gas separator device can be installed.
F i g. 2 zeigt die Ausführung einer zum Abtrennen der Feststoffe im unteren Teil des Reaktionsgefäßes verwendeten Vorrichtung, die aus einem Scheidegefäß bzw. Scheidetrichter 21 besteht, der an dem Reaktorgehäuse 1 befestigt ist. Die aus dem Reaktionsgefäß 1 austretenden Feststoffe fallen in eine in der Trommel 21 befindliche Feststoffschicht, während die gasförmigen Oxydationsprodukte durch die Leitung 23 abziehen. Die Vorrichtung zum geregelten Abfluß der Feststoffe aus der Trommel besteht aus gewöhnlichen Schutzöffnungen 24, die in das Steigrohr 17 führen, durch welches die Feststoffe wiederF i g. 2 shows the embodiment of a for separating the solids in the lower part of the reaction vessel used device, which consists of a separating vessel or separating funnel 21, which is attached to the Reactor housing 1 is attached. The solids emerging from the reaction vessel 1 fall into a the drum 21 located solid layer, while the gaseous oxidation products through the Pull off line 23. The device for the controlled discharge of solids from the drum consists of ordinary protective openings 24, which lead into the riser pipe 17, through which the solids again
in das Vorratsgefäß 26 gelangen. Bei dieser Ausführung kann ein fremdes Transportgas, wie Wasserdampf, über die Leitung 27 zugeführt werden.get into the storage vessel 26. With this version, a foreign transport gas such as water vapor, are supplied via line 27.
Bei einer anderen Ausführungsform (F i g. 3) hat das Steigrohr 31 an einer beliebigen Stelle einen ausgeweiteten Teil, der eine plötzliche Verringerung der Gasgeschwindigkeit bewirkt, was eine dichtere Anhäufung von Feststoffen in diesem Teil (dargestellt durch die Schicht 33) zur Folge hat. Anschließend an den ausgeweiteten Teil kann der Querschnitt 32 ι ο des Steigrohres verengt werden, wodurch eine höhere Gasgeschwindigkeit und ein ausreichender Auftrieb zur Rückführung der Feststoffe in das obere Gefäß erreicht wird.In another embodiment (FIG. 3), the riser pipe 31 has a widened one at any point Part that causes a sudden decrease in gas velocity, resulting in denser accumulation of solids in this part (represented by layer 33). Afterward the cross-section 32 ι ο of the riser pipe can be narrowed at the expanded part, whereby a higher one Gas velocity and sufficient buoyancy to return the solids to the upper vessel is achieved.
Das Verhältnis von Sauerstoff zu organischer Be-Schickung kann innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen, z. B. zwischen 0,05 und 3 Mol Sauerstoff, je Mol Beschickung variieren. Liegt die Sauerstoffmenge im oberen Teil dieses Bereiches, so ist es erforderlich, den Sauerstoff an mehreren Stellen einzuführen, um die Bildung örtlicher heißer Stellen und somit eine Überoxydation zu verhindern. Der Feststoffmenge wird durch die Art der verwendeten Reaktionsteilnehmer und die angewandten Reaktionsbedingungen bestimmt. Es ist also lediglich erforderlich, eine ausreichende Menge Feststoffe zu verwenden, um eine bestimmte Temperatur innerhalb einer Grenze, die vorzugsweise ungefähr 700° C nicht überschreitet, aufrechtzuerhalten. Die obere Grenze der Feststoffmenge hängt von der jeweils verwendeten organischen Beschickung ab und muß unter der Menge liegen, die eine Hemmung oder Unterbrechung der Reaktion hervorruft.The ratio of oxygen to organic loading can be relatively wider Limits, e.g. Between 0.05 and 3 moles of oxygen per mole of feed. Is the amount of oxygen in the upper part of this area, it is necessary to introduce the oxygen in several places, to prevent the formation of local hot spots and thus over-oxidation. Of the The amount of solids depends on the type of reactants used and the reaction conditions used certainly. So it is only necessary to add a sufficient amount of solids use a certain temperature within a limit, which is preferably about 700 ° C does not exceed, maintain. The upper limit of the amount of solids depends on the particular one used organic loading and must be below the amount that an inhibition or Causes interruption of the reaction.
Das Beispiel beschreibt die partielle Oxydation eines leichten, unbearbeiteten Rohbenzins (Siedebereich 38 bis 93°C).The example describes the partial oxidation of a light, unprocessed raw gasoline (boiling range 38 to 93 ° C).
Die Einfüllvorrichtung 2 wird zum Teil mit Tonerdekügelchen gefüllt, deren mittlerer Teilchendurchmesser etwa 300 μ beträgt. Um eine Kühlung zu erhalten, wird die Schicht durch Einleitung eines inerten Gases aufgewirbelt und die Wirbelschicht mit Wärmeaustauschschlangen in Berührung gehalten. Das Reaktionsgefäß 1 hat einen Durchmesser von 2,30 m und eine Länge von 12,20 m. Längs des Reaktionsgefäßes sind mehrere Einlaßöffnungen in gleichmäßigen Abständen angeordnet. Die gesamte Anlage wird unter Druckausgleich gehalten, indem man an verschiedenen Punkten innerhalb der Anlage bestimmte Drücke aufrechterhält. Die Buchstaben A bis D der Fig. 1 bezeichnen die nachstehenden Drücke in Kilogramm je Quadratzentimeter.The filling device 2 is partially filled with alumina spheres, the mean particle diameter of which is about 300 μ. In order to obtain cooling, the bed is whirled up by introducing an inert gas and the bed is kept in contact with heat exchange coils. The reaction vessel 1 has a diameter of 2.30 m and a length of 12.20 m, and several inlet openings are arranged at regular intervals along the reaction vessel. The entire system is kept under pressure equalization by maintaining certain pressures at various points within the system. The letters A to D in FIG. 1 designate the following pressures in kilograms per square centimeter.
1010
A = 7,
B = 6,95,
C = 6,20,
D = 7,35. A = 7,
B = 6.95,
C = 6.20,
D = 7.35.
Die Feststoffe fließen mit geregelter Geschwindigkeit von 43 540 kg je Minute durch das Schieberventil 6 bei einer entsprechend zugeführten Luftmenge von 1768 und 1190 m3 Rohbenzin je Betriebstag, wobei das Gewichtsverhältnis von Sauerstoff zu Beschickung 0,73 :1 beträgt. Nach anfänglicher Zufuhr von vorgewärmter Beschickung setzt die exotherme Reaktion bei der Berührung mit dem Sauerstoff ein. Durch kontinuierliches Abwärtsströmen der verhältnismäßig kühlen dispergierten Feststoffe in das Reaktionsgefäß wird die Temperatur auf einen Bereich zwischen 300 und 500° C eingestellt. Nach dem Verlassen des Ventils 6 bewegen sich die Feststoffe über Prallplatten oder Roste abwärts, wodurch sie innerhalb des gesamten Reaktionsraumes gleichmäßig verteilt werden. Unter diesen Bedingungen betragen die Gasgeschwindigkeiten im Reaktionsgefäß etwa 3,05 m je Sekunde, und das Steigrohr hat einen Durchmesser von 1,05 m. Die Geschwindigkeit im Steigrohr beträgt etwa 13 m je Sekunde. Unter diesen Bedingungen werden die Feststoffe verhältnismäßig dicht, d. h. ihre Dichte im Steigrohr betrug 240 kg je Kubikmeter, so daß die Reaktion zum Erliegen kam. Im Reaktionsgefäß betrug die Dichte der Feststoffe durchschnittlich etwa 40 bis 48 kg je Kubikmeter. Die gasförmigen Oxydationsprodukte und die Feststoffe wurden in den Zyklonabscheider 13 befördert und die heißen Teilchen zur Kühlung in das Gefäß 2 zurückgeführt, während die gasförmigen Oxydationsprodukte über die Leitung 14 abgezogen wurden. The solids flow at a controlled rate of 43 540 kg per minute through the slide valve 6 with a corresponding amount of air supplied of 1768 and 1190 m 3 of raw gasoline per operating day, the weight ratio of oxygen to charge being 0.73: 1. After the initial supply of preheated feed, the exothermic reaction begins on contact with the oxygen. The temperature is adjusted to a range between 300 and 500 ° C. by continuously flowing the relatively cool dispersed solids downwards into the reaction vessel. After leaving the valve 6, the solids move downwards over baffle plates or grates, as a result of which they are evenly distributed within the entire reaction space. Under these conditions, the gas velocities in the reaction vessel are about 3.05 m per second, and the riser pipe has a diameter of 1.05 m. The velocity in the riser pipe is about 13 m per second. Under these conditions, the solids become relatively dense, ie their density in the riser pipe was 240 kg per cubic meter, so that the reaction came to a standstill. The density of the solids in the reaction vessel averaged about 40 to 48 kg per cubic meter. The gaseous oxidation products and the solids were conveyed into the cyclone separator 13 and the hot particles were returned to the vessel 2 for cooling, while the gaseous oxidation products were drawn off via the line 14.
Nach erfolgter Trennung durch Kühlung besteht das Oxydationsprodukt aus etwa 75,3 kg einer Kohlenwasserstoffschicht je 100 kg organischer Beschikkung, der Rest aus 34 kg einer Wasserschicht je 100 kg Beschickung und 17,9 kg nichtkondensierbaren Gasen je 100 kg Beschickung. Die Kohlenwasserstoffschicht enthält Olefine, Carbonylverbindungen und wesentliche Mengen Epoxyd, die Wasserschicht niedrigmolekulare Carbonylverbindung, Alkohole und Formaldehyd. Die in dem Oxydationsprodukt enthaltenen kleinen Mengen an nichtkondensierbaren, gasförmigen Verbindungen bestehen aus Kohlenmonoxyd und verschiedenen leichten Kohlenwasserstoffen. Die Produktverteilung ist kennzeichnend für andere bekannte Verfahren der partiellen Oxydation.After separation by cooling, the oxidation product consists of about 75.3 kg of a hydrocarbon layer per 100 kg of organic charge, the remainder from 34 kg of a water layer per 100 kg of charge and 17.9 kg of non-condensable Gases per 100 kg charge. The hydrocarbon layer contains olefins, carbonyl compounds and substantial amounts of epoxy, the water layer low molecular carbonyl compound, Alcohols and formaldehyde. The small amounts of in the oxidation product non-condensable, gaseous compounds consist of carbon monoxide and various light hydrocarbons. The product distribution is characteristic of other known processes of partial oxidation.
Die nachstehende Tabelle zeigt die tatsächliche Produktverteilung nach der partiellen Oxydation anderer Beschickungen:The table below shows the actual product distribution after partial oxidation other loads:
η-Hexan I n-HexanolRespondents
η-hexane I n-hexanol
388
93
13,5
13,50.63
388
93
13.5
13.5
Reaktionstemperatur, 0C
Produkte in % der Kohlenwasserstoffbeschickung
Kohlenwasserstoffschicht
Wasserschicht Molar ratio of oxygen to hydrocarbon.
Reaction temperature , 0 C
Products as% of hydrocarbon feed
Hydrocarbon layer
Water layer
550
78
11
300.5
550
78
11
30th
565
80
18
310.75
565
80
18th
31
Die wichtigsten erhaltenen Verbindungen sind Epoxyde, Olefine und Carbonylverbindungen. Bei den Epoxyden handelt es sich vor allem um Tetrahydrofurane, deren Trimethylenepoxydderivate und Äthylenoxydderivate. Einige dieser Verbindungen finden sich in der Wasserschicht, je nach der Kohlen-The most important compounds obtained are epoxides, olefins and carbonyl compounds. at the epoxies are mainly tetrahydrofurans, their trimethylene epoxy derivatives and Ethylene oxide derivatives. Some of these compounds are found in the water layer, depending on the carbon
609 588/440609 588/440
stofFzahl des Epoxyds oder dem Molekulargewicht der organischen Verbindung. Carbonylverbindungen wie Aldehyde und bzw. oder Ketone befinden sich im allgemeinen sowohl in der Kohlenwasserstoffschicht als auch in der Wasserschicht des Oxydationsprodukts. Substance number of the epoxy or the molecular weight of the organic compound. Carbonyl compounds such as aldehydes and / or ketones are generally both in the hydrocarbon layer as well as in the water layer of the oxidation product.
Epoxydmenge je 100 kg Beschickung: etwa 25 bis 35 kg; Oxydiertes Material, d. h. Carbonylverbindungen, aber auch Methanol: etwa 6 bis 19 kg je 100 kg Beschickung. Nicht umgewandelte Kohlen-Wasserstoffe: durchschnittlich 45 kg je 100 kg Beschickung; Olefine: etwa 7 bis 10 kg je 100 kg Beschickung. Amount of epoxy per 100 kg charge: about 25 to 35 kg; Oxidized material, d. H. Carbonyl compounds, but also methanol: about 6 to 19 kg per 100 kg of feed. Unconverted hydrocarbons: an average of 45 kg per 100 kg load; Olefins: about 7-10 kg per 100 kg feed.
Von besonderer Wichtigkeit ist das neue Verfahren bei der Verbesserung der Klopffestigkeit von Rohbenzinen. So kann z. B. die Oktanzahl einer flüssigen Rohbenzinbeschickung nach diesem Verfahren von 50 bis 60 auf einen Oktanwert von 80 bis 90 (unverbleit) erhöht werden (Jantsch, Kraftstoff-Handbuch, Stuttgart, Franck, 1949).The new process is of particular importance in improving the anti-knock properties of Mineral spirits. So z. B. the octane number of a liquid raw gasoline charge according to this method from 50 to 60 to an octane value of 80 to 90 (unleaded) (Jantsch, fuel handbook, Stuttgart, Franck, 1949).
Claims (7)
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071 084;
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