Способ получения надуксусной кислоты

И Е Союз Соеетскик Соцнаннстическик Республик. Кл. 07 С 179/12 4972/04 ееуаеретевнныЯ невнт Сввете Мнннетрев ССС нв денев нзебретвннйн етнрытнМ Дк убликовано 251277,Бтоллетень И 47 а опубликовании описаний 27 а 12,77(54 ОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАДУКСУСНОИ КИСЛОТ Изобретен ческому синт лучения наду находит разн химической и в качестве" э при получени сей олефиновИзвестно кислоты (НУК гида кислоро вой фазе 1 ности взрыва шом из ыт ие относится к езу, т.е. к пр ксусной кислоты ообраэное прим ромышленности, поксидирующего и эпоксидных см рганиессу по- котораяе вимер,нени напр аген ол и к л о м г м и ОПИСА ИЗО БРЕТ(23) Приоритет -о учение надуксуснойкислением ацетальдео при 80-200 С в газоДля уменьшения опасальдегид берут в боль- ь б ке (не менее 8 молей на молислорода) .Далее была выяснена зависимостьелективности реакции образования УК от материала реактора и при этом было установлено, что наиболее приодными конструкционными материала- и для изготовления реактора или порытия его внутренних стенок являютя: алюминий, тефлон, магний, олово (1), 2 131 . Однако и для этих материалов характерно отрицательное влияие поверхности на выход НУК. Поэтому стремятся поддерживать отношение оверхности 3 реактора к его объеУ меньше чем 1 см-е, т.к. толькоэтом случае гетерогенное действие стенки для у езначительно ции образованияа конверсия ц д д р ышает 20.Кроме того, данный процесс является высокоэкэотермичным (тепловой эффект образования НУК иэ ацетальдегида 30 ккал/моль) и поэтому вознинеобходимость эффективного тепвода. Последнее достигается заиспользовайия трубок малого дира (. 38 мм) в условиях, близк изотермическим, т.е. при темтуре 80-200 С; давлении не бо 2 ати и высоких линейных скороспотока в реакторе возможна 28 конверсия ацетальдегида, производительность 100-110 кг/мз Ч 90- ная селективность образования НУК 41.Таким образом, промышленное осуществление процесса получения НУК и наращивание его производительности лимитируется с одной стороны отрицательным влиянием материала реактора, в связи с чем требуется минимальное соотношение поверхности к объему, с другой - из-за высокой экэотермичности, необходимостью использования реакторов с развитой поверхностьюдля обеспечения хорошего теплоотвода. Последнее возможно за счет только таких аппаратов, в которых предусмотрены холодильники для отводатепла и вентиляторы для гомогенизации реакционной смеси,Однако и в этом случае невозможно общее увеличение производительности увеличением диаметра реакционной трубки или применением давления иэ-за ухудшения условий теплопередачи и вэрывобезопасности,С целью увеличения производительности, упрощения в части взрывобезопасности, улучшения селективностипо надуксусной кислоте и увеличенияконверсии альдвгида в способе, согласно изобретению,получение НУК ведут ступенчатым окислением альдегида в последовательно расположенныхзонах в адиабатических условиях.Последнее достигается тем, чтоисходные ацетальдегид и кислород подогревают до 110-180 С (лучше 1501704), смешивают преимущественно вмольном соотношении 16-50:1 соответственно (концентрация кислорода всмеси 0,5-5 об.Ъ, лучше 2-4 об.Ъ иподают в первую реакционную зону реактора. (Реактором может служить любая емкость, изготовленная из инертного к реакции материала - алюминия,тефлона или,покрытая защитными покрытиями, в которой можно избежатьобразованив застойных эон). В реакторе по мере протекания реакции вадиабатичваких условиях температурареакционной смеси повышается примерно на 20 фС на каждый моль прореагировавшвго кислорода в расчете на100 молей смеси), На выходе иэ первой ступени реакционные газы охлаждаются до начальной температуры вврда, к ним добавляют свежий кислород,в количестве 0,5-5 на реакционнуюсмесь (с таким расчетом, чтобы егоконцентрация в реакционном газе была постоянной в пределах 0,5-5 об.,лучше 2-4 об.Ъ) и подают во вторуюступень. Далее цикл повторяется внескольких (2-25, лукаше 5-15) реакционных зонах. 10 Осуществление процесса предлагаемым способом позволяет достичь конверсии альдегида за проход реактора до 75 при селектнвности по надуксусной кислоте выше 90.Существенным преимуществом предлагаемого способа является повышение общей производительности реактора за счет простого увеличения реакционногс Е) объема или давления, так как зти параметры не лимитируются теплоотводом из эоны реакции.Осуществление способа показано на следующих примерах. П р и м е р . 1 (сравнительный).Процесс ведут в установке, состоя.щей из пяти последовательно соединенных зон реактора диаметром 100 мм идлиной 200 мм, изготовленных иэ алюминия. Перед входом в каждую последующую ступень реактора реакционнаясмесь проходит через алюминиевый теплообменник с внутренним диаметромтрубки 5 мм и струйчатый смеситель.Температура реакционных газов послетеплообменников измеряется термопаройи регулируется подачей воды на охлаждение. После теплообменников, в которых температура смеси снижается до150 С, в реакционный газ добавляютсвежий кислород и подают в следующуюеону реактора.Давление в системе поддерживаютблизким к атмосферному.Начальная температура исходныхгазов150 фС. В установку подают30 моль/ч (1320 г/ч) ацетальдегида.В первую зону подают 2,1 моль/ч67 г/ч кислорода и 9,9 моль/ч (227 г/ч)азота. На входе в каждую последующуюзону подают 2,1 моль/ч (67 г/ч) кислорода.Общее время реакции составляет18 с, исходный кислород реагируетсуммарно на 90; ацетальдегид на 32.Получают 9,0 моль/ч (685 г/ч) надуксусной кислоты и 0,5 моль/ч уксусной(30 г/ч). Селективность реакции понадуксусной кислоте составляет 93.Удельная производительность реакционного объема по надуксусной кислоте составляет 86 кг/м 8, т,П р и м е р 2. Установку и температурный режим оставляют такие же,как и в примере 1.Давление повышаютдо 6 ати.Подают 720 моль (31,6 кг/ч)ацетальдегида. В первую секцию подают воздух 50 моль/ч (1,6 кг/ч) С и191,0 моль/ч (5,.3 кг/ч) М . В остальные секции подают кислород по55 моль/ч (1,76 кг/ч) в каждую.За суммарное время реакции 5,5 секреагирует 91 Ъ кислорода и 35 альдегида. Получают 230 моль/ч (17,5 кг/ч)надуксусной кислоты и 18 моль/ч(1,08 кг/ч) уксусной кислоты. Селективность по надуксусной кислоте составляет 91.Удельная производительность реакционного объема по надуксусной кисло,те составляет 2190 кг/меч.П р и м е р 3, Условия опыта аналогичны примеру 2,В реактор подают ацетальдегид120 моль/ч (5,4 кг/ч), азот 264 моль/ч(616 г/ч) . В каждую последующую секцию добавляют по 19 моль/ч (610 г/ч)кислорода. За суммарное время реакции12,5 с реагирует 90 кислорода и 72,5ацетальдегида.585162 формула изобретения Составитель М. КазанковаТехред А,Богдан Корректор П.Макаревич Редактор Н. Хлудова Заказ 4958/16 Тираж 553 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Получают 80 моль/ч (6,05 кг/ч) надуксусной кислоты и 3,6 моль/ч (21 бг/ч) уксусной кислоты. Селективность составляет 93,5. Удельная производительность составляет 760 кг/мч.П р и м е р 4. Опыт проводят с использованием реакторов диаметром 200 мм и длиной 300 мм. Условия опыта поддерживают аналогично примеру 2. В первую зону подают 720 моль/ч (31,6 кг/ч) ацетальдегида, 1450 моль/ч (140,5 кг/ч) азота и 115 моль/ч (3,67 кг/ч)кислорода.В каждую последующую секцию подают по 115 моль/ч (3,62 кг/ч) О.За суммарное время реакцйи 14 с реагирует 89 кислорода и 69 ацеталъдегида. Селективность по надуксусной кислоте составляет 94. Получают 465 моль/ч (35,4 кг/ч) надуксусной кислоты и 23 моль/ч (1,38 кг/ч) уксусной кислоты.Удельная производительность реакционного объема составляет 740 кг/мч.ф 25 1Способ получения надуксусной кислоты парофазным окислением ацетальдегида кислородом или кислородсодержащими газами при температуре 120-200 С, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения селектив"ности и упрощения процесса, последний ведут ступенчато в последовательно размещенных реакционных зонах, вкаждую из которых подают нагретуюсмесь ацетальдегида и кислорода с постоянной концентрацией последнего0,5-5 об., и одинаковой начальнойтемпературой для каждой реакционнойзоны.2. Способ по и. 1, о т л н ч а ющ и й с я тем, что процесс ведут приобъемном соотношении ацетальдегнда икислорода, равном 16-50:1.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что процесс ведут в 5-15 реакционных зонах.4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч аю щ и й с я тем, что процесс ведутс подачей в первую реакционную зонусмеси ацетальдегида и кислорода, нагретой до 150-180 фС.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе:1, Патент Англии Р 547333,кл, С 2 с, 1957,2. Патент США Р 3192256,кл. 260-502, 1960.3. Патент ФРГ Р 1226559,Кл. 12 о, 12, 1958.4. Патент ФРГ В 1948318,кл, 12 о, 12, 1970.