178781. lajstromszámú szabadalom • Eljárás formamidok előállítására
3 178781 4 lepei eltömődnek, és a hőcserélő felületein kép* ződött szilárd bevonat az idő függvényében egyre fokozódó mértékben rontja a hőcserélő teljesítményét. Komoly nehézséget jelent az is, hogy a katalizátorként felhasznált alkálifém- vagy alkáliföldfém-metoxidok nedvesség jelenlétében reakcióba lépnek a szénmonoxiddal, és alkálifém- vagy alkáliföldfém-formiátokat képeznek. Ez utóbbi vegyületek grintén igen rosszul oldódnak a reakcióelegyben, ennek megfelelően tovább fokozzák a fent ismertetett üzemviteli nehézségeket. A nátrium-formiát dimetilformamid-metanol elegyekben mért oldhatósági adatait a 2. táblázatban ismertetjük. 2. táblázat Nátrium-formiát szobahőmérsékleten mért oldhatósága különböző összetételű dimetilformamid-metanol elegyekben Az elegy összetétele, súly% Oldhatóság, dimetilmetanol súly% formamid 100 0 0 80 20 0,36 60 40 1,07 20 80 2,77 0 100 3,33 Tekintettel arra, hogy a katalizátor egy része a formamid-képző reakció szempontjából katalitikusán inaktív alkálifém- vagy alkáliföldfém-formiáttá alakul, az idő függvényében fokozatosan csökken a katalizátor aktivitása. Problémát okóz végül az is, hogy a jelenleg alkalmazott módszerek szerint a szintézist viszonylag magas hőmérsékleten és nagy nyomáson hajtják végre, holott a berendezési és üzemelési költségek csökkentése érdekében az alkalmazott nyomás és hőmérséklet csökkentésére lenne szükség. A 306 134 számú japán szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint a reakcióelegyet a reaktor és a hőcserélő között keringtetik, miközben a keringtetés biztosítására egy venturi-szelepen keresztül atmoszférikusnál nagyobb nyomású szénmonoxid-gázt juttatnak a rendszerbe, amely egyúttal a folyékony reakcióközeg hordozóanyagaként is szolgál. Ezzel a módszenei jelentős mértékben fokozható ugyan a hőelvonás hatékonysága, problémát okoz azonban, hogy a rendszerből az idő előrehaladtával szilárd katalizátor válik ki, ami fokozatosan csökkenti a reakcióelegy áramlási sebességét a csővezetékben és a hűtőfelületek és a reakcióelegy között végbemenő hőcserét. További nehézséget jelent, hogy a gázbuborékok viszonylag durva diszperz rendszert képeznek a folyékony közeggel, így a gázfáris és a folyadékfázis közötti érintkezési felület mérete nem megfelelő. Az 1 213 173 számú nagy-britanniai szabadalmi leírás a 306134 számú japán szabadalmi leírás szerinti módszer hátrányainak kiküszöbölésére alkalmas megoldást ismertet. E megoldás szerint a 306 134 számú japán szabadalmi leírásban ismertetett, a reaktor és a hőcserélő között végbemenő körfolyamatba folyadékkeringtető szivattyút iktatnak. A folyadékot a gázáram által atmoszferikus nyomáson kifejtett szívóhatással előidézhetőnél legalább 50%-kal nagyobb áramlási sebességgel juttatják a folyadékkeringtető szivattyútól a venturi-szelephez. Ezzel a módszerrel csökkenthető a gázbuborékok mérete és javítható a gázbuborékok eloszlása a folyadékfázisban, következésképpen nagyobb mértékű érintkezés biztosítható a folyadékfázis és a gázfázis között. A szivattyú által előidézett turbulens áramlás következtében ugyanakkor a szilárd katalizátor-lerakódások képződése is visszaszorul. Az eljárás ipari megvalósítása során azonban még mindig számos probléma jelentkezik. Komoly nehézségek származnak abból, hogy a reagálatlan szénmonoxidot vissza kell vezetni a rendszerbe. A szénmonoxidból visszavezetés előtt el kell távolítani az elsodort illékony komponenseket, majd a friss szénmonoxid bekeverése előtt a tisztított gázt ismét komprimálni kell. E műveletek végrehajtásához számos segédberendezésre van szükség, ami közel kétszeresére növeli a berendezési költségeket. A recirkuláltató kompresszor működtetéséhez jelentős energiabefektetésre van szükség, a folyadékkeringtető szivattyú alkalmazása pedig tovább növeli a berendezési és üzemeltetési költségeket. További hátrányt jelent, hogy a fenti eljárással nem biztosítható optimális termelékenység (a „termelékenység” megjelölésen az 1 liter berendezéstérfogatra eső óránkénti termékmennyiséget értjük.) Hátrányos jellemzőként kell említenünk azt is, hogy az eljárás csak viszonylag magas hőmérsékleten és nagy nyomáson hajtható végre. Kísérleteink során olyan eljárást kívántunk kidolgozni formamidok előállítására szénmonoxid és ammónia (vagy primer vagy szekunder aminok) alkálifém- vagy alkáliföldfém-metoxid katalizátor jelenlétében végrehajtott reakciója útján, amellyel kiküszöbölhetők az ismert módszerek (elsősorban a 306 134 számú japán szabadalmi leírásban és az 1 213 173 számú nagy-britanniai szabadalmi leírásban közölt műveletek) hátrányai. A találmány tárgya javított eljárás formamidok előállítására, amelynek során szénmonoxidot tartalmazó gázáramot egy reakciótérben megnövelt hőmérsékleten és nyomáson a) ammóniát, primer alkilamint vagy szekunder alkilamint, b) katalizátorként alkalmazott metanolos alkálifém- vagy alkáliföldfém-metoxid-oldatot és c) reakciótermékként képződött formamid-vegyületet tartalmazó, visszavezetett folyékony reakdóelegy-árammal hozunk érintkezésbe, és a folyékony reakcióelegy egy részét a formamid elkülönítése érdekében elvezetjük. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a reakciótérben a gázáram elszívására és diszpergálására a visszavezetett folyékony reakcióelegy-áramot használjuk fel. A találmány szerinti eljárást tetszés szerinti tervezésű berendezésben végrehajthatjuk, az egyetlen feltétel az, hogy a reakciótérben a gázáram elszívására és diszpergálására a visszavezetett folyékony reakcióelegy-áramot kell felhasználnunk. A találmány sze5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
