Способ одновременного получения надуксусной и уксусной кислот

Способ одновременного получения надуксусной и уксусной кислот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К AATEHTУ

Сова Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента ¹â€”

Заявлено 29.1Х.1969 (№ 1365892/23-4)

Приоритет 01.Х.1968, ¹ 764079, CILIA

Опубликовано 23.Ч.1973. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 13.1Х.1973

М. Кл. С 07с 73/12

С 07с 53/08

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 661.731.6.07 (088.8) Авторы изобретения

Иностранцы

Джеральд Холмс Слэттери и Леонард Сеглин (Соединенные Штаты Америки) Иностранная фирма

«ФМК Корпорейшн» (Соединенные Штаты Америки) Заявитель

СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ

НАДУКСУСНОЙ И УКСУСНОЙ КИСЛОТ

Изобретение усовершенствует способ одновременного получения надуксусной и уксусной кислот.

Известен способ одновременного получеттия падуксусной и уксусной кислот окислением ацетальдегида кислородом или кислородсодержащим газом в алюминиевом реакторе с мешалкой при 80 — 200 С, предпочтительно

120 — 180 С, при отношении ацетальдегида к кислороду 6: 1 — 3: 1. Однако этот способ взрывоопасен, а кроме того, если по какой-либо причине останавливаются лопасти мешалки, то задняя часть реактора разрушается.

Цель изобретения состоит в разработке такого способа осуществления процесса, который позволил бы;изоежать взрывов и пожаров, сохранив при этом высокие степень конверсии ацетальдегида;и выход целевых продуктов.

Для достижения этой цели кислород или кислородсодержащий газ подают в различные точки реактора, размещенные вдоль зоны реакции, со скоростью прохождения реагирующих газов через реакционную зону, превышающей скорость распространения пламени в реагирующих газовых смесях.

Парофазное окисление ацетальдегида до надуксусной и уксусной кислот осуществляют в удлиненной зоне проведения реакции, предпочтительно в трубчатом реакторе, не имеющем вентиляторов, газодувок, мешалок или иных приспособлений для осуществления обратного перемешивания. Желательно ацетальдегид и кислород брать в соотношениях 2: 1—

3: 1. Парообразный ацетальдегид и кислород

5 подают в реактор прп температуре примерно

140 †1 С. Кислород поступает в реактор предпочтительно в виде смеси с газом, такой как воздух, по меньшей мере, в трех точках, расположенных по дтине реактора. Реактор

10 сконструирован с таким расчетом и скорости подачи ацетальдегида и кислорода подбирают такими, чтобы скорость перемещения реакционной газовой смеси в зонах, расположенных на стороне подачи кислорода, или газовой сме15 си, содержащей кислород, в реакторе превышала скорость распространения пламени в реакционной газовой смеси.

Ацетальдегид подают в количестве 160,2—

800,9 кг/лР по отношению к общему объему реактора. желательно, чтобы кислород, подаваемый в реактор, содержал небольшое количество озона (до 2 вес. !о, считая,на кислород).

Скорость подачи ацетальдегпда может изменяться в широких пределах, но предпочтительно, чтобы она составляла 4,54 — 22,68 кг/ час на 0,028 .и общего объема реактора.

Пример 1. B алюминиевый реактор, состоящий из 10 секций длиной по 6,1 л, каждая пз которых снабжена рубашкой, подают

383277

ro

>3 в течение каждого часа 11,07 кг,газообразного ацетальдегида и 9,77 нл воздуха, содержащего 2,2 л г/.г озона. Воздух распределяют равными порциями по 9 участкам подачи. Давление в реакторе поддерживают около

0,141 кг/слР по манометру, температуру 150—

170 С. Скорость прохождения реагирующих газов постепенно повышают (от 1,83 л/сек в первой секции до 4,88 л/сек в последней секции). При прохождении реакции не наблюдают ни воспламенений, пи взрывов. Рабочие условия поддерживают беспрепятственно. Надуксусную кислоту отбирают в количестве

3,72 кг/час. Расходуется около 68% кислорода из состава воздуха, подаваемого в реактор, и — 21% ацетальдегпда, причом --92% израсходованного ацетальдегида превращается в надуксусиую кислоту.

П р и и е р 2. Конструкция реактора и условия работы аналогичны описа:шым в примере 1, давление в реакторе постепенно повышают от 0,14 до 0,49 кг/ела, Реактор работает гладко лишь в течение краткого времени, затем реакционная смесь взрывается, вызывая несколько самостоятельно угасающих вспышек при взрыве, которые в конечном итоге приводят к устойчивому загоранию в реакторе, что требует прекращения его работы. Несколько дополнительных попыток проведения реакции приводят к аналогич|ным результатам: реакц:rB проходит гладко при давлении

О,!41 кг/сл, по становится неустойчивой прп давлении 0,49 кг/сл . Повышеш.е давления сшгжает скорости перемещения газа в реакторе с 1,83 — 4,88 л/сек (см. пример 1) до

1,22 rr/cer в первой секции и до 3,35 л/сек в последней секции, работающей под давлением

0,49 кг/сл". Данные, полученные в течение кратковременного периода между вспышками, указывают на 92% -пое потребление кислорода из воздуха, подаваемого в реактор. Расходуется около 30% ацетальдегида, 9!О/,изргсходо ваяното ацетальдегида превращается в ,на дуксусную .кислоту, которая образуется в количестве о коло 5,0 кг/час.

Пример 3. Реактор из примера 1 видоизменяют, уменьшая диаметр на участках подачи воздуха приблизительно с,81 до 1,90 сл, в результате скорость прохождения газа повышают в соответствии с переводным коэффициентом 4.

Реактор приводят в действие. Лцетальдегид подают в количестве 10,75 кг/час. Суммарную подачу воздуха, содержащего 3,9 мгlл озона и подаваемого в количестве 10,11 наз/ час, распределяк>т примерно равными порциями по 10 секциям. Реактор запускают при манометрпческом давлении 0,14 кг/ел, он работает гладко и беспереоойпо в течение нескольких часов. Затем давление (в порядке опыта), повышают до 0,49 кг/слР. Дополнительные опыты показывают, что давление в реакторе можно повысить до 1,41 кг/ела, при этом неустойчивости в работе реактора не аблюдается. Заметно улучшается стабильность работы реактора прп рабочем давлении 0,48—

1,41 кг сл- и изменении конструкции секций подачи воздуха, ооеспечивающей увеличение скорости прохождения газа согласно коэффициенту пересчета приблизительно 4. При эти условиях скорость движения газа повышается от 1,22 — 3,35 я/сек прп давлении 0,49 кг/слР до

6,40 — 15,24 и/сек при том же давлении 0,49 кг/ слР. Падуксусную кислоту получают в количестве 4,17 кг! <ас. Расходуют око ro 79% кислорода, содержащегося в подаваемом воздухе, и около 25% ацетальдегида, 89 /о которого превращают в падуксуспую кислоту, Пример 4. В алюминиевый реактор пз примера 3 подают 15,92 кг/час парообразного ацетальдегида. Озонированный воздух, содержащий 3,0,чг/л озона, направляют в количестве 1,470 нлмк, час через 10 участков на стороне нагнетания, причем каждый участок располагают в начале каждой секции реактора.

Давление в реакторе поддерживают около

0,70 кг/с и, а температуру 150 — 170 С путем регулирования давления греющего пара в рубашках, окружающих трубы реактора. Реакция протекает гладко за время свыше 4 час.

Газы, выходящие из реактора,,нагревают в аосорбере колонного типа, в котором выделяют 7,21 кг/час надуксусной кислоты. Непрореагировавший ацетальдегид и песконденсировавииеся газы удаляют из верхней части абсорбера для последующего извлечения. Расходуется около 88% кислорода, содержащегося в

aîaäóêa, подававшемся в реактор. Прореагировало около 28% ацетальдегида, из которого около 90% превращается в пад ксусную кислоту. Производительnîñòü единицы ооъе»а реактора 107,32 кг/л . Длительность пребывания реакционной массы в реакторе составляет приблизительно 20 сек. Трубы на участках стороны нагнетания имеют внешний и внутренний д;таметры соответственно 2,54 и 1,90 сл и длину 20,3 сл. Скорость реагирующих газов в зонах нагнетания воздуха составляет около

6,1 л сек в первой секции, постепенно увеличивается до предельной, равной 15,24;;r/сек, в последней секции.

Пример 5. Повторяют пример 4, но изменяют число участков подачи воздуха, сохраняя на постоянном уровне общий объем реактора, причем все остальные условия работы его в основном оставляют теми же самымп.

Влияние изменения числа участков подачи гоздуха на производительность объема реактора показано в табл. 1. Уровень производительности и продуктивность реактора зависят а весьма значительной степени от числа участков подачи воздуха, т. е. продуктивность реактора возрастает па 80% за счет увеличения .ñcra у.астков подачи воздуха от 1 до 10 при условии сохранения остальных условий проведения реакции теми же.

Дав".ение в реакторе поддерживают 0,7 кг/ с.п, подачу ацетальдегида 14,04 кг/час, молярное соотношение ацетальдевида и кислорода (0) 2,8.

3832(7

Т а блица

Показатели

1 2 3 4

140 141 1 139

14,2

I 3,0 !

6,4

Подача воздуха, нл(«nc

Содержание озона в воздухе, л(г/?л

Количество полученной надуксусиой кислоты, кг, час

Производительность e:oiíèцы объема реактора, фунты ч (с (суо. (йу(((.

Ь!исло участков подачи воздуха

2,6 2,6

3,56

5,12 4,32

5,4, 4,6

3,8

6,7!

О 5 3

Таблица 2

Опыт

Показатели

1 2 3 (4

1, 5 1, 11

1 0,47

0,17

Давление в реакторе, ?г г, ся -

Подача ацетальдегп,?а, (сг, час

Подача воздуха, н.и «ilc

Содержание озона ?0,,), .л(г, л

Молярное соотногцение между ацетальдегидом и кислородом !O.,)

Температура, С

Количество надуксусной кислоты, (сг, час

Производительность е.ièницы объема реактора, фунты/час/му б. Яу(г(18,44 (. 20,0 2,1

10, .6

1! 2!

5,4

2,6

1,0

3,5

12,2

3,5

2,6! ?,7

146

3,56

2,0

2,7

1 ! 143

6,40

146

4,42

146

6,30

Предмет изобретения

30 л

) O (3,8

6,5

Состав ;лель Р. Марголина

Тсхрсд T. Миронова

Рсдак-;пр О. Кузнецова

Кпррскт-»i,i A. Дзесова и T. 1ревцова

3 ли," з 424/1272 1!зд, № 588 Подписное

Ц1!1!ИПИ Комитета по делам изобретений и открыт?пй при Совете Министров CCCI

Москва. )Ii-35, Раушская иаб., д, 4, 5

Тпп. Харьк. фнл. пред. «Патент»

Пример б. Пример 4 повторяют, по применяют лишь последние девять участков, а для подачи озонированного воздуха используют только второй участок подачи воздуха в реактор (первый участок не используют) .

В этот участок направляют 2,79 ял?з/час озонированного воздуха, содержащего 15,5»z ? озона. Дооавочпое количеспво воздуха (неозонированного) 12,77 (яз распределяют практически равномерно по остальным участкам подачи от третьего до десятого. Производительность единицы объема реактора, вывере??ная точно для 9 труб, понижается всего лишь на

10%. Это позволяет осуществлять раздельную обработку озонированным и неозонированным воздухом при сравнительно низких, по сравнению с уменьшением производительности, затратах. Становится также возможным по", чение экономии при обработке воздухом, та как для эффективного озонирования в озонатаре с коронирующим разрядом воздух дол же;- быть черезвычайно сухим. В реактор также. )Ioi«1 IO ПОДа ваТь СУХОИ ВОЗДУХ, НО IH8 СТОЛЬ сухой, «а«это нужно для озонирования.

П р м е р 7. Воспроизводят пример 4, il?0

iIa«o1IeTpI!«ecI давление в реа«торе изменяют от 0,17 до 1,41 кг(сл?- . Сведения о «оличестве исходных продуктов, подаваемых в реактор, содержании озона, температуре реактора, вкл?0ч а я пн «Овые значения, О 1?0 11п?естве ПОлученной надуксусиой кислоты, а также о производительности едгнп?цы объема реактора приведены в табл. 2. Используют 10-секционный пеа«тор.

Пример 8. Боспрон",t>îäÿò опыт 4 при манометричес«ом давлении 0,14 кг/с(» - с применеаьием;Itoлорода, содержащего 8 (»г(л озона, вместо воздуха в качестве Окислителя.

Парообразный ацетальдегид в «ол.?честве

24,5 кг час it озош*,рованный кислород, содержащий 8 л»г л озона, в количестве 2,83 нл?з(час подают 10-секционный реактор. Температуру устанав,1ивают,и поддерживают около 146 С, пиковые значения в трубах достигают 154 С.

Надуксус??у?0 кислоту получают в количестве

7,53 кг/час. Производительность объема реактора составляет 112,13 кг .»" .

1. Способ одновремс?ного получения надуксусной н уксу с110й «ислот парофазным Окисле!?ием ацетальдегида кислородом II;IH ?сисло35 родсодержащ??м газом в алюминиевом реакторе при 80 — 200 С с выделением целевых продуктов известным I приемами, от.??(?аю?((и?(ся тем, iTQ) с цель?0 обсспече???ия пожаро- и взрывобезопасности прогодимого процесса, кисло40 рОД 1)ЛИ К?лслорОДСОДЕр>Ка?ц: ll Газ ПОДа?ОТ В различные точкн реактор, ., размен.е??ные вдоль зоны реакции, со скоростью прохожден III реагирующиx газов крез реа«циониую зону, превышаюи„.сй скорость распространения

45 пламени в реагиру?ощих газоьых смесях.

2. Способ по п, 1, от?ача(ои(и?(ся тем, что ацетальдег:?д подают в кол иче=тве 160,2—

800 9 кг/л?з по отношению «общему объему реактора.

50 3. Способ r;o гп, 1 и 2, от.??(чаю(ц?шся тем, что ацетальдеп?", кислород берут в соотношении 2: 1 — 3: 1.

4. Способ по пв. 1, 2 и 3, отлl?÷àþùèi(ñÿ тем, что применяют озонированный кислород

55 с содержанием озона до 2 вес. с/в.