Способ одновременного получения надуксусной и уксусной кислот

О П И С А Н И Е 383277ИЗОБРЕТЕН Ия Союз Советских Социалистических РеспубликК ГЗАУЕНТУ мый от патента М ви Заявлено 29.1 Х.1969 (Юе 1 92/2 Кл. С 07 с 73/12 С О/с 53/08 т 01.Х.1968, М 764079, США рио Комитет па деламизобретений и открыт при Совете Министра четень ЛЪ 23 3,Ч.1973, Б УДК 661.731.6.07пуоликов Дата опубликования описан 1 Х.1973 Авторыизобретени Иностра ьд Холмс Слэттер (Соединенные ШтаИностраннаяФМК Корп (Соединенные Шта нцыи и Леонард Сеглинты Америки)фирмаорейшнты Америки) Дже аяви ОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯНАДУКСУСНОЙ И УКСУСНОЙ КИСЛОТ Изобретение усовершенствует способ одновременного получения надуксусной и уксусной кислот.Известен способ одновременного полчеттия падуксусной и уксусной кислот окислени см ацетальдегида кислородом или кислород- содержащим 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 1 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 1 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 2 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 ацетальдеп 1 д и кислород подают в реактор прп температуре примерно 140 в 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 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 смеси, содержащей кислород, в реакторе превышала скорость распространения пламени в реакционной газовой смеси.Ацетальдегид подают в количестве 160,2 - 800,9 кг/л по отношению к общему объему реактора.Желательно, чтобы кислород, подаваемый в реактор, содержал небольшое количество озона (до 2 вес. а/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.П р и м е р 1, В алюминиевый реактор, состоящий из 1 О секций длиной по 6,1 л, каждая из которых снабжена рубашкой, подают5О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 СО ОЭ в течение каждого часа 11,07 кг,газообразного ацетальдегида и 9,77 нл воздуха, содержащего 2,2 лг/,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 оеспрепятственно. 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 надуксусную кислоту.П р и и е р 2. Конструкция реактора и условия работы аналогичны описанпым 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 аналогичным результатам: реакция проходит гладко при давлении 0,141 кг/сл, по становится неустойчивой прп давлении 0,49 кг/сл. Повышение давления сшгжает скорости перемещения газа в реакторе с 1,83 - 4,88 л/сек (см. пример 1) до 1,22 л/сек в первой секции и до 3,35 д/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/ ,изргсходоваяното ацетальдегида превращается в ,надуксусную кислоту, которая образуется з количестве около 5,0 кг/час.П р и м е р 3. Реактор из примера 1 видоизменяют, уменьшая диаметр на участках подачи воздуха приблизительно с 3,81 до 1,90 св., 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 мг/л озона и подаваемого в количестве 10,11 нлмк/ час, распределяк)т примерно равпыми порциями по 10 секциям. Реактор запускают при манометрпческом давлен 1 ии О, 4 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 наблюдается. Заметно улучшается стабильность работы реактора прп рабочем давлении 3,48 - 1,41 кгсл- и изменении конструкции секций подачи воздуха, ооеспечивающей увеличение скорости прохождения газа согласно коэффициенту пересчета приблизительно 4. При этих условиях скорость движения газа повышается от 1,22 - 3,35 л/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/час. Расходуют около 79% кислорода, содержащегося в подаваемом воздухе, и около 25% ацетальдегида, 89% которого превращают в падуксусую кислоту,П р и м е р 4. В алюминиевый реактор пз примера 3 подают 15,92 кг/час парообразного ацетальдегида, Озонированный воздух, содержащий 3,0 лгг/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/сх, 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 реакторанагревают в аосорбере колонного типа, в котором выделяют 7,2 кг/час надуксусной кислоты. Непрореагировавший ацетальдегид и песконденсировавшиеся газы удаляют из верхней части абсорбера для последующего извлечения. Расходуется около 88% кислорода, содержащегося в воздухе, подававшемся в реактор. Прореагировало около 28% ацетальдегида, из которого около 90% превращается в пад ксусную кислоту. Производительность единицы ооъема реактора 107,32 кг/л. Длительность пребывания реакционной массы в реакторе составляет приблизительно 20 сек. Трубы на участках стороны нагнетания имеют внешний и внутренний диаметры соответственно 2,54 и 1,90 сл и длину 20,3 сл. Скорость реагирующих газов в зонах нагнетания воздуха составляет около 6,1 лпсек в первой секции, постепенно увеличивается до предельной, равной 15,24 л/сек, в последней секции,П р и м е р 5. Повторяют пример 4, но изменяют число участков подачи воздуха, сохраняя на постоянном уровне общий объем реактора, причем все остальные условия ргботы 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 в весьма значительной степени от числа участков подачи воздуха, т. е. продуктивность реактора возрастает па 80% за счет увеличения п.сла у .астков подачи возчуха от 1 до 10 при условии сохранения остальных условий проведения реакции теми же,Дав".епие в реакторе поддерживают 0,7 кг/ сл, подачу ацетальдегида4,04 кг/час, молярное соотношение ацетальдевида и кислорода (0) 2,8.3832(7 Та блица Показатели 12 ) 3 4 14 О г 14 1139 1 1,3,06,4 Полача воздуха, н.г( г(гсСодержание озона в воздухе, л(г,(ггКоличество подученнойнадуксусиой кислоты,г(г,часПроизводительность единицы объема реактора,грунтычггсичуб. гуг(г.Число участков подачивоздуха 2,6 2,6 3,56 5,12 4,32 54 , 46 3,8 6,7 О 53 Таблица 2 Опыт Показателг 1234 1,5 1, 110,47 0,17 Давление в реакторе, (с г,г ся-Подача ацетальлегида, ггггчасПодача воздуха, нд( час Содержание озона (0), л(гглМолярное соотггоигеггие между ацетальлегилом икислОРОЛОы (О) Температчра СКоличество надуксусной кислоты, (сг,часПроизводительность единицы объема реактора, агунтгчас/куб. г 1 у(гг 18,44, 20,0 2, 10,. 6 5,42,6 1,0 3,5 12,2 3,5 27 1146 3,56 2,0 2,6 2,7 1436,40 1464,42 1466,30 Предмет изобретения 30 л с г О 3,8 6,5 Составпч ель Р, Маргоги 1 на Тсхрсд Т. Миронова Рсл; к;ир О, Кузнецова Кпзрсктспьг А. Дзесвваи Т, ревгова 3 к44(172 11 д о 5 ч 8 Пп. ггггсггос11111 ИПИ Комитета по делам изобретений и открытигй при Совете Министров ССС 1Москва. (К, Раушская иаб., д, 4,5 Тпп. Харьк. фнл. пред. Патент П р и м е р б. Пример 4 повторяют, по применяют лишь последние девять участков, а для подачи озоцированцого воздуха используют только второй участок подачи воздуха в реактор гпервый участок це используют). В этот участок направляют 2,79 я,1 Ччас озоцироваццого воздуха, содержащего 15,5 1 г 1 озона. Дооавочпое количеспво воздуха цеозонированного) 12,77 лз распределяют практически равцомерцо по остальцым участкам подачи от третьего до десятого. Процзводительцость едицицы объема реактора, вывереццая точно для 9 труб, понижается всего лишь ца 10%. Это позволяет осуществлять раздельцую обработку озонировацным и неозонированным воздухом при сравнительно низких, по сравнению с умецьшецием производительцости, за. тратах. Становится также возможным пол чецие экономии при обработке воздухом, так как для эффективного озоцирования в озона- торе с коронирующим разрядом воздух дол же Оыть 1 резгычаЙНО сухим. В реактор также зожцо подавать сухОЙ Воздух, но гне столь сухой, аэто нужцо для озонирования.П р 1 М Е р (. ВОСцрОНЗВОдят ПрИМЕр 4, гцО мацометрическое давлецпе в реаторе цзмецяют от 0,17 до 1,41 кггс,гг-. Сведения о оличестве исходцых иродутов, подаваемых в реактор, содержании озоца, температуре реактора, включая п 1 овые зцачецця, о количестве получеццой цадуксусцой кислоты, а также о производительности едцццы ооъема реактора приведепи в табл, 2. Используют 10-секциоцгый оеакторП р ц м е р 8. Воспроизводят опыт 4 прц мацометрцчесом давлении 0,14 кггс,и- с при- ЗЕНЕгцгИЕу КИСЛОрода, СОДВржащЕГО 8 дгг(Л ОЗО- ца, вместо воздуха в ачестве Окислителя.Парообразцый ацетальдег:д в олчестве 24,5 кгчас и озош,роваццый кислород, содержащий 8 лчгл озоца, в количестве 2,83 н 1 з(час подают 10-секццоццый реактор, Температуру устацавливают,и поддерживают около 14 бС, пиковые зца 1 ения В трубах достигают 154 С. НадуксусцуО кислоту получают в количестве 7,53 кгlчас. Производительность объема реактора составляет 112,13 кг.н". 1, Способ одцовремсццого получения цадуксуснОЙ ц уксусной ислот парофазным Ою 1 слецием ацетальдегцда кислородо Нли кпсло родсодержащцм газом в алюминиевом реакторе при 80 - 200 С с выделеццем целевых про- ДУКтОВ ПЗВЕСтЦЫМ:1 ПРИЕМаМИ, От,гг(г(аЮИ(иг(СЯ тем, что, с целью Обсспечецшя пожаро- ц взрывобезопасцостц прогоди мого процесса, кисло рОД цЛН 1 цгСЛОрОДСОДЕргащ:11 ГЗЗ ПОДаОТ Вразличнье точки реактора, размецеццые вдоль зоны реакции, со скоростью прохожде:гця реагирующих газов через реаццоцную зону, превышаюцсй скорость распрострацецця 45 пламени в реагируощих газоьых смесях.2. Способ по п, 1, отггтагои(иг(ся тем, чтоацетальдег:д подают в колггчестзе 160,2 - 800,9 кгглгз по отцошецию общему объемуреактора.50 3. Способ по пп. 1 и 2, От,гггчаю(цшся тем,что ацетальдепд ., кислород берут в соотношении 2: 1 - 3: 1.4. Способ по пп. 1, 2 ц 3, от,гггчающиг(сятем, что прцмецяют озоцироваццый кислород 55 с содержашем озоца до 2 вес, а(а.