145057. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acetaldehid előállítására acetilén katalitikus hidratálása útján
2 145.057 célszerűen úgy állíthatók elő, hogy az alkálifödém és nikkel, esetleg a kobalt, vízoldható sóit vízoldható foszfátokkal elegyítjük. A lecsapódott oldhatatlan foszfátokat szűrjük, mossuk, esetleg a stabilizáló adalékokkal elkeverjük, szárítjuk és 350—400 C°~om' hevítve aktiváljuk. Úgy is eljárhatunk, hogy az alkáliföldfém és a nikkel, valamint kobalt porított foszfátjait száraz állapotban egymással és adott esetben a kristályos szerkezetet stabilizáló adalékkai elkeverj ük. Az ilyenformán készített keverékkatalizátorokat vagy önmagukban, megszárított és aktivált gél formájában, vagy porítva és tablettázva vagy pedig iners hordozón elosztva lehet felhasználni. Az acetilén hidratálása végett a katalizátort célszerűen ismert típusú csőreaktorba töltjük. Az acetilénből és vízgőzből álló reakcióelegy 250—450 C°, előnyösen 300—400 C° közötti hőmérsékleten a katalizátor felett áramlik, amikoris. a vízgőz nagy feleslegben (mintegy 10—35 mól, előnyösen 20—30 mól vízgőz egy mól acetilénre számítva) van jelen. A vízgőz egy része helyett különféle iners gáz, pl. N2 , CO, CH4, C0 2 stb. lehet a reakciótérben jelen, úgy, hogy a találmány szerinti eljárás acetiléntartalmú gázelegyek közvetlen feldolgozására is alkalmas. Egyébként tetszőleges származású ós szokásos módon tisztított (arzén, foszfor és kénmentes) acetilén feldolgozható. Ismeretes, hogy az acetilén és vízgőz reakciója esetén mólonként 40 kiló kalória hő szabadul fel, ennek a reakcióhőnek az elvezetése vagy egy adiabatikus fokozatos reaktor alkalmazásával, vagy belső hűtéssel, esetleg hideg gáz vagy víz beadagolásával történhet. Ez a megoldás olyan reaktorokban is megvalósítható, ahol fluidizált katalizátorággyal dolgoznak. Ez utóbbi esetben a hőátadás fokozása érdekében a katalizátort poralakban kell alkalmazni, ennek a követelmények a találmány szerinti katalizátor szilárd szemcséi következtében eleget is tud tenni. A katalizátorágyon átáramló acetilén részben acetaldehiddé alakul. Az üzemi körülményektől függően a konverzió általában 30—80 százalék között mozoghat; célszerű azonban a folyamatot olyképpen irányítani, hogy 40— 60%-os konverzió valósuljon meg. A keletkezett acetaldehid, a szokott módon, a gázáram lehűtése és mosása révén a reakcióelegyből elkülöníthető. Az így kapott vizes oldatból az alacsonyabb forráspontú acetaldehid célszerűen desztillációval nyerhető ki. A nem reagált acetilén vagy ismert módon dúsítható vagy esetleg közvetlenül vezethető vissza a reaktorba. Az eljárás előnyös megvalósítása szerint a nem reagált acetilén egy második, azonos elven szerkesztett reaktorba vezetve tovább konvertálható. A sorbakapcsolt reaktor-egységek számát a gazdaságosság szempontjai határozzák meg. Az eljárás előnyös és gazdaságos megvalósítása abban áll, hogy az eljárás első fokozatában a bevezetett acetilén egyrészét az előbbiekben leírtak szerint acetaldehiddé alakítjuk, ezt a gázalakú reafceiótermékből kinyerjük és az első fokozat véggázát egy pl. cinkoxiddal töltött reaktoron vezetjük át, ahol a le nem reagált acetilént, a szükséges vízgőzmennyiség hozzáadaeolása mellett és 490 C°-on ismert módon kvantitative acetonná dolgozzuk fel. Ilyenformán tehát acetaldegidet és acetont egy üzemmenetben állíthatunk elő, mégpedig úgy, hogy a két végtermék mennyiségeinek arányát az üzemi körülményeknek megfelelő beállításával befolyás'Olhatjuk. • Amint az üzemmenet folyamán az ellenőrző mérések a konverzió mértékének csökkenését jelzik, az acetilén betáplálást felfüggesztjük és a katalizátort levegővel, előnyösen iners gáz vagy vízgőz jelenlétében 450 C°-ot meg nem haladó hőmérsékleten regeneráljuk. Fluidizált katalizátort alkalmazva a regenerálás a katalizátor egy részének folyamatos elvétele útján folyamatosan végezhető. A katalizátor ismételten regenerálható. A teljesen kimerült katalizátort a reaktorból kiszedve savban fel lehet oldani és új katalizátor készítésére fel lehet használni. 1. Példa. 7 mól (NH4/3PO4 1%-os oldatához, amely 1 mól NH3 -t is tartalmaz, 9 mól CaCl 3 és 1 mól NiCl2 egyenként 3%-os oldatát adagoljuk. A csapadékot szűrjük és kloridmentessé mossuk, szárítjuk, majd 350 C°-ra hevítve aktiváljuk. A kapott kb. 900 g keverékfoszfát térfogatsúlya 65—70 g/100 ml, BET-felület mintegy 100 m2 /g. 2. Példa. 0,85 mól CaCl2 és 0,15 mól NiNQ 3 /2 egyenként 3%-os oldatának elegyéhez szobahőmérsékleten a csapadék teljes leválasztásáig (pH = = 7) lassan Na2 HP0 4 1,5%-os oldatát adagoljuk. A csapadékot szűrjük és mossuk addig, míg a szennyező ionoktól teljesen mentes lesz. Ezután szűrjük, porítjuk és tablettázzuk. Kb. 90 g terméket kapunk, ennek térfogatsúlya 90 g/100 ml. 3. Példa. 0,93 mól BaCl2 és 0,07, mól NiCl 2 egyenként 3% oldatának elegyét a 2. példában leírt módon kezeljük. A mosott csapadékot még nedvesen 5%-os krómsavoldattal (a csapadék száraz súlyára számított 0,2% Cr03 ) összegyúrjuk, szárítjuk és 350 C°-on aktiváljuk. Kb. 155 g száraz elegyet kapunk, ennek térfogatsúlya tabiettázott alakban 130 g/100 ml. 4. Példa. Az 1. vagy 2. példa szerint készített egy liternyi CaNi- katalizátort csőreaktorba töltjük. A reaktort 350 C°-ra hevítjük és óránként 1,2 mól (31 g) acetilén és 29 mól vízgőz előmelegített elegyét azon átvezetjük. A kilépő gázokat levegővel, majd vízzel hűtjük és jeges vízzel mossuk. A kondanzátumot és mosófolyadékokat egyesítjük ós az acetaldehidet desztillálással kinyerjük. Óránként 26 g/0,6 mól/ óra/ az acetaldehid-hozam. A gázmosóból ki-
