Способ получения кислородсодержащих органических веществ

 

_#_ 5ii80

Класс 12 о,27,7

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Зарегистрировано в Государственном бюро последующей регистрации изобретений при Госплане СССР

М. Б. Нейман и Б. В. Айвазов.

Способ получения кислородсодержа1цих органических соединений.

Заявлено 17 апреля 1936 года за М 192050.

Опубликовано 30 июня 1937 года.

Существует большое число способов ( получения цепных органических кислород-; содержащих соединений IlpH помощи окисления на катализаторах. Основной трудностью при техническом осуществлении этих методов является необходимость бо- роться с перегревом катализаторов, кото- рые обычно обладают плохой теплопроводностью. Произведенные авторами опыты показали, что холодное пламя может быть получено в смесях кислорода или воздуха. с различными органическими соединениями (например, с углеводородами, содержащими более 2 атомов углерода в молекуле„высшими спиртами и т. g.) при сравнительно низких температурах (200—

400 ). В холодном пламени образуются ценные кислородсодержащие соединения— альдегиды, спирты, кетоны, кислоты, оксикислоты, ацетали, эфиры и т. п. Эти продукты в условнях холодного пламени достаточно устойчивы, могут быть выведены из реактора и сконденсированы в холодильнике.

Холодное пламя существует в определенной области давлений и температур и возникает не сразу после нагрева смеси, а лишь после некоторого периода задержки, зависящего от состава. смеси, температуры, давления, диаметра. сосуда и некоторых других факторов.

Варьированием состава смеси можно изменять не только период задержки, но и состав получающегося конденсата.

Состав конденсата изменяется также в зависимости от продолжительности нагрева получающихся после возникновения холодного пламени продуктов. Увеличение продолжительности нагрева приводит к увеличению относительного содержания продуктов с меньшим молекулярным весом.

В связи с указанными обстоятельствами метод получения в холодном пламени кислородсодержащих продуктов сводится к следующим операциям:

1. Получение смеси окисляющегося вещества с кислородом пли воздухом.

2. Нагрев этой смеси до требуемой температуры, при которой смесь должна находиться в течение периода задержки, после чего возникает холодное пламя.

3. Поддержание после холодного пламени требуемой температуры в течение некоторого промежутка времени, зависяшего от того, какие продукты желательно получить в большом количестве.

4. Охлаждение продуктов реакции.

Все эти операции могут производиться либо статическим методом в сосуде с клапанами, либо динамическим методом в струе. В первом случае время открытия н закрытия клапанов, а во втором случае

0EopoGTb струн и длина Tp Îû дОлжны быть выбраны в зависимости от скорости распространения холодного пламени и периода задержки его возникновения.

Установка, которая может служить для осуществления процесса динамическим методом, схематически изображена на чертеже. По трубе 1 подается воздух, по трубе 2 — угловодороды. Скорость подаIII регулируется так, чтобы в смесителе 3 образовывалась смесь нужного состава. Например, в случае псевдобутилена, в смеси должно содержаться около 17% паров углеводорода н 83% воздуха.

Из смесителя смесь газов поступает в систему труб 4 теплообмепника, где она подогревается до 200 †2 . Далее смесь попадает в реакционную трубу 5, температура которой поддерживается па уровпо 350 . .линейная скорость газовой смеси должна быть равна скорости движения холодного пламени (эта скорость возрастает при повышении температуры я обогащении смеси).

Выйдя из трубы, продукты реакции в смеси с непрореагировавшпмн газаьчи поступают в систему труб 7 тенлообменника, где они передают часть своей энергии газу, иаправляющемуся в реактор.

Из теплообменника продукты реакции поступают в холодильник 8, температура которого поддерживается около 0 . Пары воды, альдегиды, спирты, кислоты и другие продукты конденснруются и стекают в сборш1к 9, откуда время от времени отбирается конденсат через вентиль 10.

Для улавливания не ско1цепсировавшихся в холодильнике кпслородсодержащих продуктов можно применить скрубберы 11 и 12, в которые по трубе 13 подается вода или разбавленный альдегидньтй раствор. Вентили 14 служат для отбора нз скруббера водного альдегидсодержащего раствора.

Газ, выходящий из скрубберов, содержит, кромо Х, 02, СО и СО., весь непрореагнровавший углеводород, который может быть отделен от других газов "опденсацней в холодильнике 15.

Жидкий углеводород поступает в сборник 16, а остальные газы выпускаются на воздух.

Из сборника углеводород выпускается через вентиль 17, испаряется в пспарителе 18 и насосом 19 noJIàåòñn в смесиПропилеи

Изобутилен

Этилен .

Этан

59

12

14

Состав окисляемой смеси — 67% по обьему пропиленовой фракции и 33% кислорода.

Окисление велось в стеклянной трубке диаметром 45 мм при тезн1ературе 360 и атмосферном давлении.

Скорость пропускання газовой смеси была 1,3 T в м1Н1уту.

Период задержки холодного пламени—

1 сек., о лаждеппе производилось через

0 ceI;. после возникновения холодного оо пламени. Через трубу пропущено 200 г пропнленовой 1н1акцни.

Окислилось 100 г углеводородов. Получено 60 г конденсата, содержащего 25% воды, 13% формальдегида, 12% высших альдепцов, 2% кислот, 10% перекисей, 11% спиртов и 27% других кислородсодержащнх соединений.

В отходящих газах, содержащих 1,5%

СО., 15% 02, 26% СО, 24% непредел1ных углеводородов, 27,5% Не и 26% предельных углеводородов, Пример 3. Динамическим методом в стеклянной труоке диаметром 35 мм и тель 3, направляясь снова в реакцион nyIo трубу.

Приводим примеры получения органических кислородсодержащих соединений по методу холодного пламени.

Приме р 1. Взято 100 г нормального пентана, содержащего около 10% примеси нзопентана.

Окисление велось статическпм методом при температуре 318 и давлении 0,5 атм.

Состав смеси 33% по объему пентана и 67% кислорода. Период задержки холодного пламени 10 сок. Продукты реакции охла1кдались через 12 сок. после возникновения холодного пламени. Окислилось 55 г пептана, причем получено 30 r конденсата,, содержащего 20% воды, 15% формальдегида, 9% высших альдегпдов, 5% кислот, 10% перекисей, 12% спиртов и 29% других кислородсодержаших продуктов.

II р и м с р 2. Динамнческим методом окислялась пропиленовая фракция (отходы пиролпза нефти), имеющая следующий состав, выраженный в объемных процентах: длиной 100 см окислялась смесь, содер- I .жащая 17% псевдобутилена и 83% воз- духа.

Окисление велось при температуре

370 и атмосферном давлении.

За один проход окислилось 55% псевдо-, бутилена, причем выход конденсата со- ставил 90% на, окислившийся углеводо-, род В кондепсате содержалось 22% воды, 29% формальдегида,, 22% высших альдегидов в пересчете на ацетальдегид и 27% других кислородсодержащих продуктов. (Предмет изобретения. (1. Способ получения кислородсодержа-; щих органических соединений и смесей их окислением органических соединений,, в условиях холодного пламени, отличаю- щийся тем, что смесь окисляемого вещества с воздухом или кислородом нагревают до температуры, лежащей в интервале между нижним и верхним пределами образования холодного пламени (200 400 ), после чего смесь выдерживают в течение периода индукции и периода холодного горения с последующей выдержкой прп повышенной температуре для более глубокого окисления или без rree, а затем продукты реакции быстро охлаждают.

2. Прием осуществления способа по п. 1„отличпащийся тем, что процесс осуществляют в аппаратуре непрерывного действия.

3. Применение означенного в пп. 1 и 2 способа к различным фракциям нефти или жидким или газоооразньв| продуктам крэкинга и пиролиза нефти.

Тип. им. Урицкого. Зак. 2834 — 800