148641. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gőzfázisú katalitikus reakciók kivitelezéséhez és reaktor az eljárás kiviteléhez

Megjelent: 1961. november 30. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 148.641. SZÁM 12. g. OSZTÁLY - ME—401. ALAPSZÁM Eljárás gőzfázisú katalitikus reakciók kivitelezéséhez és reaktor az eljárás kiviteléhez Feltaláló: dr. Mészáros Lajos egyet, tanársegéd, Szeged A bejelentés napja: 1959. december 23. A találmány gőzfázisú katalitikus reakciók lefolytatására alkalmas eljárásra és az eljárás kivitelezésére alkalmas készülékre vonatkozik. Az eljárást a higanygőz kémiai egyensúlyban regenerálódó, gáz- vagy füst alakú, de 20 C°-on szilárd vegyületeinek, célszerűen higanyoxidnak katalizátorként való felhasználása jellemzi. Ömledékek gőzfázisú heterogén katalitikus felhasználására irányuló kísérleteim vezettek rá a higany említett vegyületeinek katalizátorként való felhasználására. A higany tudvalevőleg levegő jelenlétében 300 C°-on oxidálódik optimálisan, 358°-on forr és az oxid 400 C°-on termikusan bomlik. Tenziója 300 C°-on 400 Hg. mm. Ezek a kémiai és fizikai adatok teszik a higanyt a találmány szerinti célra különösen alkalmas :Sá. Mivel a találmány szerinti katalizátor a higanyoxid képződése és a higany regenerálódása között — feltehetően igen rövid időtartain alatt — szilárd, a katalitikus folyamat heterogénnek tekinthető, tulajdonképpen homogén és heterogén katalizátor átmeneti típusába sorolható. A találmány szerinti eljárásnál fennforgó körülmények között a higany vegyületei keletkezésük pillanatában molekuláris eloszlásúak, tehát gáznak tekinthetők és így regenerálódási valószínűségük a legnagyobb. A higanygőz hőmérsékletét 0—20 atm. nyomásra való beállítással szabályozhatjuk be. Az eljárásnál a higany a) fizikailag hat a reakciókomponensekre, b) kémiailag hat azokra, illetve ez utóbbiak hatnak a higanygőzre. A találmány célszerű kiviteli alakjának a reaktort a higany forrpontja alatt, pl. 300 C°-on a higanyoxidképződés optimális hőmérsékletén használjuk, mikor a higanygőz tenziója és koncentrációja félakkora, mint a forrponton. A. találmány szerinti eljárás célszerű kiviteli módjánál a higanyt visszafolyó hűtőn forraljuk és a higanygőzbe a reakcióba hozandó szerves anyagnak és levegőnek elegyét visszük. A reakciókeverék a higanygőzzel az indulás pillanatában homogén gázelegyet alkot, majd higanyoxid keletkezik, atomos vagy füst alakban, feltehetően tetemes specifikus felülettel. A találmány szerint tehát a szerves anyag és higanygőz keverékéhez oxigént adunk, amikor higanyoxid keletkezik, mely nagy specifikus felületű, új típusú katalizátor, a szerves anyagot gyorsan oxidálja, és higannyá redukálódik. A találmány szerinti eljárás egy változatánál a reagáló komponenseket a higanyon keresztül áramoltatjuk illetve buborékoltatjuk, amikor a reakciókomponensek 'gyorsan veszik fel annak hőmérsékletét. A higanygőz tenziója és a felszín felett a hőmérsékletnek megfelelő táblázati érték* A higanygőz-reakcióelegy a folyadék-fázishatárfelületét ismert módon, azaz a reakciőelegy higanyban történő buborékoltatásával vagy reakciógázelegyben a higany porlasztásával, rázassál, vibrációval vagy a folyékony higanynak a reakciógázokban történő lebegtetésével növelhetjük. A találmány szerinti eljárás egy célszerű kiviteli módjánál a reaktorcsőbe olyan kevés oxidáló és oxidálandó kiinduló anyagot vezetünk, hogy a keletkezett reakcióhő a be- és kilépő gázok számított, tehát hőkicserélőtől független körülmények közti hőmérséklet növekedése legfeljebb 15 C°, amikor hőkicseréiőre nincs szükség, tehát a reaktorcső tetszés szerinti keresztmetszetre nagyítható. Ekkor hőkicseréiőre nincs is szükség és a reafeciótér a reaktor hosszméretének megtartása mellett tetszés szerint — elméletileg végtelenül — szélesíthető. Ez azt jelenti, hogy a berendezés lineáris méretnagyítással üzemi méretekre alakítható át. A katalizátortér kapacitását csökkentjük ugyan ezáltal, az olcsó üzemesítés azonban e hátrányt megszünteti. A gázelegy hőmérsékletének a kívánt csekély mértékű emelkedését azzal érjük el, hogy a katalizátor térfogat egységét csak a kívánt csekély hőmérséklet-emelkedést biztosító reakció gázeleggyel terhelhetjük. A találmány szerinti eljárás alkalmazási területe igen tág.