CH157336A - Verfahren zur Herstellung von Aceton aus Acetylen. - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Herstellung von Aceton aus Acetylen.    Es ist     bekannt,    Aceton durch     Aufeinan-          derwirken    von Acetylen und Wasserdampf  bei höheren Temperaturen in Gegenwart von  Katalysatoren herzustellen. Hierbei kann  man als Katalysatoren zum Beispiel Sauer  stoffverbindungen von Metallen, vorzugs  weise Gemische mehrerer Metallsauerstoff  verbindungen oder auch Gemische von     Me-          tallsauerstoffverbindungen    mit Metallen,  selbst verwenden.

   Es ist auch bereits vor  geschlagen worden, die Mischkatalysatoren  so zusammenzusetzen, dass ihre     Sauerstoff-          tension    bei den angewendeten Arbeitstempe  raturen dem im Reaktionsgemisch vorhan  denen     Sauerstoffpartialdruck    so nahe     liegt,          dass    im Verlaufe des Reaktionsvorganges  weder eine wesentliche Reduktion, noch eine  wesentliche Oxydation des Katalysators  stattfindet, zum Beispiel derart, dass bei Ver  arbeitung eines Gemisches von 1 Teil Ace  tylen und mehr als 5, vorzugsweise 10 bis  20 Teilen, Wasserdampf bei Temperaturen    von 400 bis<B>5,

  00'</B> die     Sauerstofftension    des       Katalysatörgemisches    zwischen     10-32        Lind          10-15        Atm.    liegt.  



  Es wurde nun gefunden, dass man die  Herstellung von Aceton aus Acetylen und  Wasserdampf bei Temperaturen von 250 bis  700   C in Gegenwart von Katalysatoren,  insbesondere solcher vorgenannter Art, unter  Erzielung besonderer Vorteile durchführen  kann, wenn bei Drucken gearbeitet wird, die  höher sind als der atmosphärische Druck.  aber 10     Atm.    nicht übersteigen.  



  Das Arbeiten nach vorliegender Erfin  dung bietet     unter    anderem den grossen Vor  zug, dass die Katalysatoren eine beträchtlich  längere Wirkungsdauer besitzen. Dieser Ef  fekt ist gegebenenfalls darauf zurückzufüh  ren, dass beim Arbeiten unter erhöhtem  Druck hochmolekulare Stoffe, die in gerin  gen Mengen im Verlaufe des Vorganges ent  stehen, auf den Katalysatoren infolge des      höheren Wasserdampfdruckes nicht nieder  geschlagen werden,     bezw.    sofort wieder ent  fernt werden.  



       Ein    weiterer Vorzug des angemeldeten  Verfahrens besteht darin, dass geringere  Mengen unerwünschter Verbrennungspro  dukte, wie zum Beispiel Kohlensäure, auf  treten. Das nicht in Aceton umgesetzte Ace  tylen wird als solches     zurückgewonnen.     



  Zu alledem kommt noch der technisch       vielleicht    wichtigste Umstand, dass die Ab  führung der Reaktionswärme einfacher und  bequemer ist, da die Wärmeleitfähigkeit  komprimierter Gase besser ist als die ver  dünnter Gase.  



  Durch das Arbeiten unter erhöhtem  Druck wird eine Steigerung des Durchsatzes  pro Volumeneinheit des Katalysators um ein  Mehrfaches ermöglicht unter Erzielung guter  Ausbeuten. Trotz hoher Durchsätze lassen  sich die grossen Wärmemengen der Reaktion  sicher     abführen.    Somit kann die Reaktions  temperatur innerhalb der gewünschten Gren  zen konstant gehalten werden.  



  Die erfolgreiche Durchführbarkeit des       Verfahrens    war nicht vorauszusehen, da be  kanntlich Acetylen unter Druck     einerseits     explosiv ist, anderseits leicht zur Bildung  unerwünschter     Kondensationsprodukte    Ver  anlassung gibt.  



  Das Verfahren kann nach an sich be  kannten Arbeitsmethoden, wie sie für eine  Arbeitsweise bei Atmosphärendruck schon       angegeben    wurden, durchgeführt werden. Als  Reaktionstemperaturen kommen vorzugs  weise solche von 400 bis 500   C in Betracht.  An- erhöhten Drucken     können    vorzugsweise  solche von 3 bis 7     Atm.    angewendet werden.  



  Als Katalysatoren kommen alle geeigne  ten     Ketonisierungskatalysatoren,    insbeson  dere zum Beispiel     Schwermetalloxyde,    wie  solche des Eisens, Mangans, Kobalts,     Tho-          riums,        Cers,    Zinns und dergleichen, sowie  Kombinationen verschiedener solcher Schwer  metalloxyde in Betracht.

   Ferner können der  artige     Schwermetalloxyde    und     Schwermetall-          oxydkombinationen    auch unter gleichzeitiger       Aktivierung    durch eine oder mehrere Sauer-         stoffverbindungen    von     Erdalkalimetallen,     wie "zum Beispiel     Magnesiumoxyd,        Magne-          siumkarbonat,        Calciumoxyd,        Calciumkarbo-          nat,    oder des Aluminiums, zum Beispiel Alu  miniumoxyd und dergleichen, zusammen mit  diesen als Katalysatoren verwendet werden.

    Man kann die     Schwermetalloxyde    oder die       Kombinationen    solcher auch mit Metallen der  zweiten Gruppe des periodischen Systems  oder mit Aluminium selbst aktivieren und in  dieser Form als Katalysator verwenden.  Ebenso kommen auch Kombinationen von       Metallsauerstoffverbindungen    der vorgenann  ten Art mit sonstigen Metallen in Betracht.  zweckmässig zum Beispiel derart, dass ein Me  tall, zum Beispiel Eisen, als Träger dient  und auf diesem die wirksamen Substanzen.  zum Beispiel Eisenoxyde oder Kombinatio  nen von Eisenoxyden mit andern Metallsauer  stoffverbindungen der     oben    genannten Art  vorgesehen sind.  



  Die Überlegenheit der Erfindung gegen  über bekannten Verfahren geht aus nachfol  genden Vergleichsbeispielen hervor.  



  1. Über einen Katalysator, der aus mit  Eisenacetat und     Manganacetat    imprägnier  tem, angerostetem Eisenschwamm     bestand,     wurde bei 470' unter Atmosphärendruck ein  Gemisch von 18 Liter Acetylen und 230 Liter  Wasserdampf stündlich geleitet. Die Aus  beute an Aceton betrug im Mittel etwa 87  der Theorie. Nach 40 Stunden war die Wirk  samkeit des Kontaktes so weit gesunken, dass  die Abgase 10% unverändertes Acetylen ent  hielten, an unerwünschten Verbrennungspro  dukten waren 7 % vorhanden.  



  2. Beim Arbeiten unter genau gleichen       Bedingungen    und dem gleichen Kontakt wie  bei vorstehendem Beispiel 1, aber mit der  Massgabe, dass ein Druck von 5     Atm.    an  gewendet wurde, betrug die Arbeitsdauer  des Kontaktes 128 Stunden, bis die Abgase       10/'o        urzersetztes    Acetylen enthielten. An  unerwünschten gasförmigen     Verbrennuuols-          produkten    wurden nur 2% erhalten. Die  Ausbeute war bis zum Versuchserde die  gleiche wie im Beispiel 1.

        3.     Über    einen Katalysator, der aus mit  Zinkacetat imprägniertem, oxydiertem Eisen  schwamm bestand, wurde bei 420' C unter  Atmosphärendruck stündlich ein Gemisch  von 10,4 Liter Acetylen und 159 Liter Was  serdampf pro Liter Kontaktmasse während  einer Zeit von 12 Stunden geleitet. Man er  hielt eine     Acetonausbeute    von 85,8 % der  Theorie vom angewendeten Acetylen. An       unerwünschten    Verbrennungsprodukten wur  den 1,5 %, an nicht umgesetztem Acetylen  <B>9,6%</B> des angewendeten Acetylens erhalten.  



  4. Über einen Katalysator der in Bei  spiel 3 angegebenen Art mit der glei  chen Imprägnierung auf oxydiertem Eisen  schwamm wurde bei 440' C unter einem  Druck von 4,8     Atm.    stündlich ein Gemisch  von 19,8 Liter Acetylen und 342 Liter Was  serdampf pro Liter Kontaktmasse während der  gleichen Zeit von 12 Stunden, wie in Bei  spiel 3 geleitet. Man erhielt eine     Acetonaus-          beute    von 90,4% der Theorie vom angewand  ten Acetylen. An     unerwünschten    Verbren  nungsprodukten wurden 0,8%, an nicht um  gesetztem Acetylen 7,7 % des     angewandten     Acetylens erhalten.  



  5. Über einen Katalysator, der durch       Imprägnieren    von oxydiertem Eisenschwamm  mit den Acetaten des Zinks, Eisens und Man  gans im Verhältnis 10 : 2,: 1 erhalten worden  war, wurde bei 440   ein Gemisch von 19  Liter Acetylen und 342 Liter Wasserdampf  pro Liter Kontaktmasse stündlich geleitet.  Der Druck, unter dem gearbeitet wurde, be  trug 4;8     Atm.    Man erhielt während einer  Zeit von 280 Stunden eine     Acetonausbeute     von 89,7 % der Theorie vom angewandten  Acetylen. An unerwünschten Verbrennungs  produkten erhielt man 1,6 %, während 6,3  Acetylen, beides gerechnet vom angewandten  Acetylen, nicht umgesetzt wurden.  



  Das Abgas besteht aus 32,5 % Kohlen  säure,     4,4/'0    Acetylen, 31,0% Wasserstoff  und 2,1% Methan. Ein besonderer Vorteil  der     Druckketonisierung    ist auch darin zu  sehen, dass man bei Aufarbeitung des Reak  tionsgases auf Wasserstoff dieses direkt ohne  weitere Kompression durch Behandlung     mit       Druckwasser von Kohlensäure und Acetylen  befreien kann. Der resultierende Wasser  stoff kann zum Beispiel für     Ilydrierungen     jeglicher Art verwandt werden.  



  6. Über einen Katalysator, der durch Im  prägnieren von oxydiertem Eisenschwamm  mit Acetaten des Zinks, Eisens und Mangans  im Verhältnis 10:2:1 erhalten worden  war, wurde bei 450 bis<B>4,60'</B> ein Gemisch  von 38,2 Liter Acetylen und 672 Liter Was  serdampf pro Liter Kontaktmasse stündlich  geleitet. Der     Druck,    unter dem gearbeitet  wurde, betrug 4;8     Atm.    Man erhielt eine       Acetonausbeute    von 8.5 %. An unerwünsch  ten Verbrennungsprodukten erhielt man       3,6%,    während<B>10%</B> Acetylen, beides ge  rechnet vom angewandten Acetylen, nicht  umgesetzt     wurden.    Beim Arbeiten ohne  Druck beträgt bei dem gleichen Durchsatz  der Anfall von unerwünschten Verbren  nungsprodukten 6 bis<B>8%.</B>  



  Ein so grosser Durchsatz pro Kontakt  volumeneinheit war bisher nicht möglich.  weil die bei der     Reaktion    auftretenden  Wärmemengen sich sehr schlecht abführen  liessen. Durch das Arbeiten unter erhöhtem  Druck wurde das erheblich begünstigt, so  dass, man auch unter obigen Bedingungen  eine sehr hohe     Acetonausbeute    erhielt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Aceton aus Acetylen, dadurch gekennzeichnet, dass Acetylen und Wasserdampf bei Tempera turen von 250 bis 700 C und erhöhten, 10 Atm, nicht übersteigenden Drucken in Gegenwart von Katalysatoren zum Aufein- anderwirken gebracht werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Schwermetallogyd bestehende Katalysa toren verwendet werden. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Schwermetalloxyd und einer Sauerstoff- verbindung eines Erdalkalimetalles be stehende Katalysatoren verwendet werden. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Schwermetallogyd und mindestens einer Sauerstoffverbindung des Aluminiums be stehende Katalysatoren verwendet werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Schwermetallogyd und mindestens einem Nietall bestehende Katalysatoren verwen det werden. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Schwermetall ogyd und mindestens einem Schwermetall bestehende Katalysatoren verwendet wer den. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Schwermetall ogyd und Aluminium bestehende Kata lysatoren verwendet werden.