163774. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbonsavak előállítására alkoholokból

163774 3 4 állítása alkoholok és szénmonoxid illetve szénmonoxidtartalmú gázelegyek tömény kénsav jelenlétében magasabb hőmérsékleten és nagyobb szénmonoxid-parciális nyomás mellett végrehajtott reakciója útján sikeresen végezhető el oly módon, hogy a reakciót csőreaktorban végezzük el és a reakcióelegyben turbulens áramlást tartunk fenn. A csőreaktor felhasználása a folyékony és gázalakú reakciókomponensek ideális keveredését teszi lehetővé és ezáltal jelentősen megkönnyíti a reakcióhoz szükséges gázalakú szénmonoxid a folyékony reakció közegben történő diffúzióját, valamint rövid reakcióidőt biztosít. Ezáltal a jelentős reakcióhő gyors elvezetésére is lehetőség nyílik. A találmányunk tárgyát képező eljárásnál felhasználandó csőreaktorokon túlnyomórészt szűk csöveket értünk, melyek átmérőjét elsősorban az átalakítandó anyagok mennyisége és ezáltal az áramlási sebesség határozza meg. E csövek átmérője az alábbi ismert összefüggés segítségével számítható ki: v Re == Reynolds-szám d = a cső átmérője w = lineáris áramlási sebesség v = kinematikus viszkozitás Turbulens áramlásról — melyet ismert módon. a csőreaktor bemeneti és kimeneti pontja közötti nyomásgradiens által előidézett megfelelő nagyságú áramlási sebességgel képezünk — abban az esetben beszélünk, ha a Reynolds-szám 2300-nál nagyobb. A találmányunk tárgyát képező eljárás előnyös foganatosítási módja szerint a reakció-komponensek keveredésének javítását oly módon érjük el, hogy a szénmonoxidtartalmú gázt feleslegben alkalmazzuk (pl. körfolyamatban vezetett gáz). A folyékony és gázalakú fázis a csőreaktorban'történő keveredése a közepes kinematikus viszkozitás csökkenése folytán a Reynolds-szám növekedéséhez és ezenkívül helyi turbulens zónák kialakulásához vezet. Az intenzív gázcirkuláció továbbá a reakciózónán belül egyenletes szénmonoxid-parciális nyomás fenntartását teszi lehetővé, mely különösen szénmonoxid mellett inert gázokat tartalmazó gázelegyek felhasználása esetén jelentős» Enyhébb reakciókörülmények biztosítása és egyenletes koneentrációgradiens fenntartása céljából előnyösen járhatunk el oly módon, hogy a a reakciótermékek egy részét is körfolyamatban vezetjük. Ezáltal a nem kívánatos mellékreákciókat messzemenően visszaszoríthatjuk az áramlási cső karakterisztikájának (az inhomogénstacionér viselkedés) befolyásolása nélkül. A reakciótermék körfolyamatban való vezetése továbbá a Reynolds-szám növekedéséhez vezet és ezáltal a csőreaktorban kedvezőbb turbulens áramlást hoz létre. Ezenkívül nagyobb átmérőjű és kisebb hosz* szúságú áramlási csövek is felhasználhatók. Különös jelentőségű az a körülmény, hogy az alkoholt nem tiszta kénsavba, hanem szénmonoxiddal telített kénsavból álló reakcióelegybe vezetjük. Ezáltal az alkohol és tiszta kénsav elegyítésekor képződő melléktermékek keletkezése kiküszöbölhető. Nagyobb átmérőjű csőreaktorok felhasználása ese-5 tén a reakciótermék- és gáz-körfolyamatot kombinálhatjuk, mely a helyi turbulencia-zónák képződésének kedvez és a reakciókomponensek bensőséges keveredését biztosítja. A tömény kénsav szénmonoxiddal történő, jó 10 karbonsav-kitermelés eléréséhez célszerű telítését oly módon is elvégezhetjük, (különösen amikor a reakció-terméket nem vagy csupán kismértékben vezetjük körfolyamatban a reaktorba) hogy a csőreaktor mintegy első harmadában tömény kén-15 savat a szénmonoxidtartalmú gázzal elegyítünk és az alkoholt csak a reaktor második harmadában adjuk a kapott reakcióelegyhez. Különösen kedvező eredmények érhetők el oly módon, hogy az alkoholt egyidejűleg a csőreaktor 20 több helyén vezetjük be. Ezáltal a reakció a csőreaktor teljes hosszában egyenletesen játszódik le és a helyi túlmelegedések kiküszöbölhetők. A találmányunk tárgyát képező eljárás további foganatosítási módja szerint a turbulens áramlási 25 zónaként működő csőreaktor után tartózkodási zónát kapcsolunk, melyben turbulens áramlás nem játszódik le. Az alkoholok és szénmonoxid karbonsavak képződéséhez vezető, találmányunk szerinti csőreak-30 torban folyamatosan végrehajtott reakciójánál alkalmazható hőmérsékleti és nyomás viszonyok a nem-folyamatos eljárásnál megadott körülményekkel messzemenően megegyeznek. Különösen előnyösen dolgozhatunk 20—150 C°-os hőmérsék-35 let és 5—100 atm. szénmonoxid-parciális nyomás mellett. A szénmonoxidot nem kell tiszta állapotban alkalmaznunk. Szénmonoxidtartalmú gázelegyek (pl. szénmonoxid és hidrogén vagy szénmonoxid 40 és nitrogén 1: 1 arányú elegye) is felhasználhatók a karbonsav-kitermelés csökkenése nélkül. Ebben az esetben a reakció-zónából távozó gáz egy részének fesztelenítése és friss gáz a reaktorba történő bevezetése útján állandóan megfelelő szénmonoxid 45 parciális nyomás fenntartásáról kell gondoskodnunk. A szénmonoxiddal történő reagáltatáshoz különböző egyenes- vagy elágazóláncú, továbbá ciklikus alifás alkoholok alkalmazhatók, pl n-propanol, 50 izopfopanol, n-butanol, izobutanol, tercier-bufcanol, ciklohexanol, n-pentanol, izopentanol és tercierpentanolok, hexanolok, heptanolok, oktanolok, nonanolok, dekanolok, undekanolok, dodekanolok és nagyobb szénatomszámú homológjaik. Különö-55 sen előnyösen alkalmazhatunk az oxo-szintézissel előállítható alkoholókat. A találmányunk tárgyát képező eljárás különösen előnyös foganatosítási módja szerint izobutanolt pivalinsavvá alakítunk. A reakciótermék feldolgozását a szokásos mód-60 szerekkel végezhetjük el, pl. vízzel történő hígítás, majd megfelelő szerves oldószerrel végrehajtott extrakció útján. A találmányunk tárgyát képező eljárás egyik foganatosítási módját a csatolt folyamatábrán tün-65 tétjük fel. 2