178781. lajstromszámú szabadalom • Eljárás formamidok előállítására
9 178781 10 rábban már idézett 1 213 173 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás is utal, a szabadalmi leírás szerint azonban az érintkezési felület maximális értéke (a leírásban „a” faktor-nak nevezett érték) 510 m1 2/m3 folyadékfázis lehet (lásd az 1. példában megadott 1. táblázat 5. oszlopát), míg a találmány szerinti eljárással 1 m3 folyadékfázisra vonatkoztatva 750- -5000 m2, előnyösen 1000-2000 m2 nagyságú érintkezési felületet biztosíthatunk. Miként már korábban közöltük, a találmány szerinti eljárásban jelentős előnyök származnak abból, hogy nincs szükség a szénmonoxid visszavezetésére, így a gázhűtő berendezések és gázkompresszorok beállításával és üzemelésével kapcsolatos költségek is elesnek. Jelentős előnyök származnak végül abból is, hogy a találmány szerinti eljárás egyszerű és biztonságos módon folyamatos üzemben is végrehajtható. A találmány szerinti eljárás megvalósítására előnyösen alkalmazható berendezés önmagában ismert (lásd a 370 057 számú svájd szabadalmi leírást), e berendezést az 1 906 448 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírásban közöltek szerint korábban növényi és állati olajok és zsiradékok szelektív hidrogénezéssel végzett keményítésére alkalmazták. Formamidok előállítására ilyen típusú berendezést mindeddig még nem használtak fel. A találmány szerinti eljárást az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példákban részletesen ismertetjük. Az egyes példákban ismertetésre kerülő reakdókat az 1. ábrán vázlatosan bemutatott berendezésben hajtottuk végre. A felhasznált berendezés teljes hasznos térfogata 60 liter volt. A reakdóelegyet keringtető szivattyú teljesítményét olyan értékre állítottuk be, hogy a gázfázis és a folyadékfázis közötti érintkezési felület 1 m3 folyadékfázisra vonatkoztatva 1200m2 legyen. A berendezésben lévő folyadékfázis körülbelül 50-55 liter térfogatot tölt be, ami a teljes hasznos berendezéstérfogatra vonatkoztatva 83—91%-nak felel meg. 1. példa Az 1 reaktorba a 6 csövön keresztül 113,2kg/óra sebességgel 69,65 súly% dimetilaminból, 29,70 súly% metanolból és 0,55 súly% nátrium-metoxidból (a dimetilaminra vonatkoztatva 0,79 súly%) álló elegyet, az 5 csövön keresztül pedig 50,9 kg/óra sebességgel 99,5%-os tisztaságú szénmonoxid-gázt vezetünk. A beadagolt reagensek vizet és széndioxidot lényegében nem tartalmaznak. A 7 lefúvató megfelelő beállításával a berendezésben uralkodó nyomást 22 bár értékre állítjuk be, míg a 3 hőcserélő alkalmazásával a reakcióhőmérsékletet pontosan 90°C-on tartjuk. A 3 hőcserélőn hűtőközegként 60 °C-os vizet áramoltatunk át. A folyékony reakdóelegy a 2 keringtető szivattyún keresztül folytonosan kering az 1. ábrán nyilakkal jelölt irányban az 1 reaktor és a 3 hőcserélő között. Az 1 reaktor felső részében elhelyezett 4 diszpergáló elem gondoskodik arról, hogy a folyékony reakdóelegy keringtetett árama a reakdótérbe beszívja és diszpergálja a friss széndioxidot tartalmazó gázáramot. Annak érdekében, hogy a 11 folyadék/gáz határszintet pontosan a kívánt értéken tartsuk, a reaktorból a D ponton óránként 161,5 kg, 78 súly% dimetilformamidot tartalmazó reakdóelegyet távolítunk el, ami óránként 126 kg 100%-os dimetilformamidnak felel meg. A szénmonoxidra vonatkoztatott hozam 95 mól%, míg a dimetilaminra vonatkoztatott konverziófok 98,5%. A reagálatlan dimetilamint és a metanolt desztillációval könnyen elkülöníthetjük a termékként kapott dimetilformamidtól, és visszavezethetjük a reakcióba. A fentiek alapján a reaktor termelőkapacitása 126/60 = 2,1 kg dimetilformamid/óra x liter reaktortérfogat. Az 1. példa szerinti eljárás körülményeit és eredményeit a 3. táblázatban hasonlítjuk össze az 1213 173 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás 6. példájában ismertetett megfelelő adatokkal. 3. táblázat Katalizátor Hőmérmennyi- séklet, sége, C° súly% Nyomás, bár Termelőkapacitás (kg/óra/ /liter) Találmány szerint 0,79 90 22 2,1 Ismert eljárás szerint 0,75 120 20 0,43 A 3. táblázat adataiból egyértelműen megállapíthatjuk, hogy a találmány szerinti eljárással körülbelül ötszörösére növelhetjük a reaktor termelőkapacitását annak ellenére, hogy a reakciót az ismertnél lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten hajtjuk végre, az egyéb műveleti körülményeket pedig lényegében nem változtatjuk. 2. példa A reakciót az 1. példában közölttel azonos nyomáson (22 bár) hajtjuk végre, a hőmérsékletet azonban 90 °C-ról 70 °C-ra csökkentjük. A reaktorba 35,2 kg/óra sebességgel 69,61 súly% dimetilaminból, 29,86 súly% metanolból és 0,52 súly% nátrium-metoxidból (a dimetilaminra vonatkoztatva 0,75 súly%) álló oldatott, továbbá 16,3 kg/óra sebességgel 99,2%-os tisztaságú szénmonoxidot vezetünk be. Annak érdekében, hogy a 11 folyadék/gáz határszintet állandóan a kívánt értéken tartsuk, a reaktorból a D ponton óránként 50,2 kg, 77,7 súly% dimetilformamidot tartalmazó reakdóelegyet vezetünk el. Ennek megfelelően óránként 39 kg 100%-os dimetilformamidot állítunk elő, így a reaktor termelőkapadtása 0,65 kg dimetilformamid/óra x liter reaktortérfogat. A szénmonoxidra vonatkoztatott hozam 92 mól%, a dimetilamin konverziófoka pedig 98%. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
