CH385797A - Verfahren zur Absorption und Reaktion von Gasen in Flüssigkeiten - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Absorption und Reaktion von Gasen in   filüssigkeiten   
Die übliche Absorption und Reaktion von Gasen in Flüssigkeiten erfordert umfangreiche Wäscheranlagen, Löser oder Rieseltürme mit dazugehörigen   Flüssigkeitsumwälzpumpen.    Soll bei Vakuumanlagen das Reaktionsprodukt barometrisch ablaufen, so muss die ganze Anlage entsprechend hoch gebaut werden.



  Da ausserdem beim Arbeiten im Vakuum der Dampfdruck der Reaktionspartner   bzw. -produkte    meist   schon so beträchtlich ist, dass ss auf eine Nachwäsuhe    des Restgases nicht verzichtet werden kann, sind   solegekühlte    Flüssigkeiten erforderlich, um den Dampfdruck ersterer möglichst gering zu halten.



   Besondere Schwierigkeiten treten auf, wenn die Umsetzung eines nur bei Unterdruck einigermassen beständigen Gases, das bei der Verdichtung in Abwesenheit des Reaktionspartners anderweitig reagiert, mit der   Reaktionsflüssigkeit    bei Normal- oder   Überdruck    durchgeführt werden soll.



   Es wurde nun gefunden, dass sich die Absorption und Reaktion von Gasen in Flüssigkeiten ohne wesentlichen Abfall in   der    Förderleistung praktisch quantitativ durchführen lässt, wenn zur Absorption und Reaktion, welche gleichzeitig also in einer Ver  fahreusstufe    durchgeführt werden, Flüssigkeitsringpumpen verwendet werden, deren Umlaufflüssigkeit zweckmässig den Reaktionspartner enthält.



   Die Reaktion in der Flüssigkeitsringpumpe kann mit Stoffen durchgeführt werden, deren   Reaktion    produkt einen genügend hohen Siedepunkt besitzt, welcher Voraussetzung für die gewünschte Ansaugleistung der Pumpe ist. Wird die   Umlauffiüssigkeit    durch Solekühlung unter diejenige Temperatur   ge    kühlt, bei welcher der Dampfdruck der Umlaufflüssigkeit gleich dem Gasdruck an der Saugseite der Pumpe ist, so können auch Reaktionen, deren Reaktionsprodukt einen verhältnismässig niedrigen Siedepunkt hat, in der Pumpe durchgeführt werden, ohne dass die Ansaugleistung wesenflich sinkt. Gegebenenfalls kann die Reaktion in dem Flüssigkeitsumlauf vervollständigt werden, der   dann    entsprechend vergrössert werden muss.



   Ist das Reaktionsmedium das Reaktionsprodukt selbst, so wird es vorteilhaft durch einen   Ueberlauf    aus dem Flüssigkeitskreislauf im Masse seiner Entstehung entfernt.



   Als Reaktionsmedium kann auch eine Hilfsflüssigkeit mit entsprechend niederem Dampfdruck verwendet werden, in welcher das Reaktionsprodukt neben dem Reaktionspartner suspendiert, emulgiert oder gelöst vorliegt.



   Gase und Flüssigkeiten eignen sich als Reak  tionspartner    für das angesaugte Gas. Soll das ange saugte Gas mit einer Flüssigkeit zur Reaktion gebracht werden, so wird das Gas an der Saugseite der Pumpe angesaugt und in die   Urnlaulfiüssigkeit,    welche den flüssigen Reaktionspartner enthält, eingeführt. Dabei wird der flüssige Reaktionspartner der umlaufenden Flüssigkeit in der zur Reaktion erforderlichen Menge beigegeben.



   Ist der Reaktionspartner für das angesaugte Gas ebenfalls ein Gas, so wird zur Durchführung der Reaktion das Gasgemisch an der Saugseite der Pumpe angesaugt. Es kann aber auch ein Gas sein eigener Reaktionspartner sein. In diesem Falle ist die Zuführung nur eines Gases erforderlich.



   Der Begriff    angesaugtes    Gas  schliesst auch durch Wärme oder Vakuum in den Dampfzustand versetzte flüssige Verbindungen einzeln oder im Gemisch ein.



   Die Reaktionstemperatur in der   Flüssigkeitsring-    pumpe kann entsprechend dem vorhandenen Dampfdruck der Umlaufflüssigkeit, die den Reaktionspart  ner enthält und entsprechend der ablaufenden Reak tion in weiten Grenzen schwanken. Sie ist durch einen Vorversuch leicht zu ermitteln.



   Ganz besondere Vorteile bietet das Verfahren, wenn ein nur bei Unterdruck beständiges Gas einer Reaktion unterworfen werden soll, die mit   zufrieden-    stellendem Umsatz und in befriedigender Ausbeute nur bei Atmosphären- oder   Überdruck    vonstatten geht. In diesem Falle ist während der Verdichtung in der Flüssigkeitsringpumpe eine genügende Menge des Reaktionspartners zur Reaktion vorhanden, wo durch eine anderweitige unerwünschte Umgebung des Gases erst gar nicht zum Zuge kommt. Das gleiche gilt, wenn ein nur bei   Normal-oder    Unterdruck beständiges Gas bei Überdruck in der Flüssigkeitsringpumpe verarbeitet wird.



   Das Verfahren lässt sich in weiten Druckbereichen anwenden, die an der Saugseite bei etwa 10 Torr beginnen und an der Druckseite bei 10 Atm. liegen. Reicht die Leistung einer Flüssigkeitsringpumpe nicht aus, so können mehrere Pumpen hintereinandergeschaltet werden, wodurch auch Reaktionen bei höheren Drücken sich durchführen lassen.



   Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können beispielsweise folgende Reaktionen durchgeführt werden: Katalytische und   nichtkatalytiscbe    Oxydationen mittels Sauerstoff oder   Sauerstoffüberträger    in flüssiger Phase, katalytische und nichtkatalytische Hydrierungen mittels Wasserstoff, katalyische und nichtkatalytische Polymerisationen, katalytische und nichtkatalytische Anlagerungen an   Mebrfachbindungen,    Kon  dens ationsreaktionen,    Substitutionsreaktionen, Absorptionen von Gasen in Flüssigkeiten unter Bildung von Folgeprodukten.



   Mit dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel einer Vorrichtung, die im wesentlichen nur aus einer Flüssigkeitsringpumpe, einem Kühler und einem Abscheider besteht, kann somit bei äusserster Raumersparnis das gleiche Ergebnis erzielt werden, wie es bisher meistens nur in umfangreichen, mehrstökkigen Wäscheranlagen möglich war.



   Eine Flüssigkeitsringpumpe 2 ist an der Saug seite durch die Gasleitung 1 mit der   Gas quelle    verbunden. Von der Druckseite der Pumpe führt eine Leitung zum Schlangenkühler 3, welcher die Kompressions- und Reaktionswärme   aufnimmt.    Der Schlangenkühler ist mit einem Abscheider 4 verbunden, aus dem durch Leitung 8, gegebenenfalls über ein Drosselventil zur Einstellung eines bestimmten Reaktionsdruckes auf der Druckseite der Pumpe, das Abgas abgeführt und durch Leitung 5 die Um  laufftüssigkeit    der Pumpe wieder zugeleitet wird. Der für die Reaktion mit dem Gas gegebenenfalls erforderliche   flüssige    Reaktionspartner wird durch Leitung 7 zugegeben, das entstandene Reaktionsprodukt wird über Leitung 6 aus dem Flüssigkeitskreislauf entfernt, gegebenenfalls über ein Drosselventil.

   Der Abscheider 4 kann in seinen Abmessungen und Formen gemäss den Erfordernissen der durchzuführenden Reaktion in weiten Grenzen schwanken.   Unter-Umständen    kann auch die Gasabscheidung und Vorratshaltung der Umlaufflüssigkeit in getrennten Behältern durchgeführt werden, oder es können mehrere Behälter hintereinandergeschaltet werden, die gegebenenfalls mit   Heir-    oder Kühlvorrichtungen versehen sind.



   Beispiel I
Mit einer Flüssigkeitsringpumpe, deren Ansaugvolumen bei 35 Torr 78 m3/h Luft beträgt, bei einem Vakuum von 33 Torr demnach 3,39 Nm3/h, werden bei 33 Torr 5310 g/h Keten als   870/ & iges    Spaltgas, das sind etwa 3,27 Nm3/h, angesaugt. Der Flüssigkeitsumlauf der Pumpe besteht aus 25 1   87 /vigem    Essigsäureanhydrid. Die Temperatur der Pumpe wird durch Kühlung des Essigsäureanhydridumlaufs auf etwa   30     gehalten. Die Essigsäurezugabe wird so reguliert, dass der Essigsäureanhydridgehalt der Umlaufflüssigkeit konstant bleibt. Das neugebildete Essigsäureanhydrid läuft kontinuierlich ab.



   Unter diesen Bedingungen ist das an der Druckseite der Pumpe ausgestossene Abgas ketenfrei (Probenahme zwischen Pumpe und Kühler), die Reaktion des Ketens zu Essigsäureanhydrid demnach   100-Ob    ig.



   Beispiel 2
Mit der gleichen Apparatur wie im Beispiel 1, jedoch mit einer Umlaufflüssigkeit von 25 1   85 6/obigem    Propionsäureanhydrid, werden 8800 g/h Methylketen bei 38 Torr angesaugt. Die zur Reaktion benötigte Propionsäure wird der Umlaufflüssigkeit zugeführt.



  Das   neugebildete    Propionsäureanhydrid   läuft    konti   nuieriich    ab.



   Auch in diesem Falle ist das Abgas ketenfrei, der Umsatz also   10001zig.   



   Beispiel 3    Wie - in    den vorhergehenden Beispielen   werden    7300   glh      lsopwpylketen    als   75 0/obiges    Spaltgas mit Hilfe eines   Isovaleriansäureanhydridumiaufes    bei 30 Torr angesaugt. Als Reaktionspartner wird Isovaleriansäure zugegeben. Das Abgas ist wie in den vorhergehenden Beispielen ketenfrei, der Umsatz demnach   1000/oig.   



   Beispiel 4
Mit der gleichen Apparatur wie im Beispiel 1 angegeben, werden 8800 g/h Methylketen und   11150      g/h    Chlor mittels eines   solegekühlten    Flüssig  keitsunalaufes    von 25 1   a-Chlorpropionylchlorid    angesaugt und zur Reaktion gebracht. Die Umlaufflüssigkeit wurde auf   0 C    gehalten. Die Umsetzung ist quantitativ, im Abgas ist weder das Keten noch Chlor nachzuweisen.



   Beispiel 5
Mit einer Flüssigkeitsringpumpe, deren   Ans auf    volumen bei Betrieb mit Wasser von   15     bei 80 Torr 6,2   1/min    beträgt, bei einem Vakuum von 80 Torr demnach 0,37 Nm3/h, werden bei 85 Torr stündlich 232-g (= 8,3 Mol= 186   1) Äthylen    und 1330 g   (= 8, 3    Mol etwa 186 1) Bromdampf angesaugt.



  Der Flüssigkeitsumlauf der Pumpe besteht aus Hexa  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Absorption und Reaktion von Gasen in Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorption und Reaktion in einer Verfahrensstufe in einer Flüssigkeitsringpumpe durchgeführt werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Flüssigkeitsringpumpe umlaufendie Flüssigkeit neben dem Reaktionspartner das Reaktionsprodukt selbst ist.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Flüssigkeitsringpumpe umlaufende Flüssigkeit eine Hilfsfiüssigkeit mit eng sprechend niedrigem Dampfdruck ist, in welcher das Reaktionsprodukt neben dem Reaktionspartner suspendiert, emulgiert oder gelöst vorliegt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Gas reagierende Reaktionspartner der Umlaufflüssigkeit zugesetzt wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Gas reagierende Reaktionspartner gasförmig ist.

   5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Gas reagierende Reaktionspartner das verwendete Gas selbst ist.

   6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas durch Wärme oder Vakuum in den Dampfzustand versetzte flüssige Verbindungen einzeln oder im Gemisch verwendet werden.

   7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Um lauffiüssigkeit unter diejenige Temperatur gekühlt wird, bei welcher der Dampfdruck der Umiaufflüs- sigkeit gleich dem Gasdruck an der Saugseite der Pumpe ist.

   8. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt kontinuierlich, diskontinuierlich oder entsprechend seiner Bildung durch Überlauf aus dem Flüssigkeitskreislauf entfernt wird. chlorbutadien. Die Temperatur der Pumpe wird auf etwa 15 gehalten. Das Reaktionsgemisch, bestehend aus Äthylenbromid und Hexachlorbutadien, läuft kontinuierlich ab.

   An der Druckseite der Pumpe ist bei genauer Dosierung von Äthylen und Brom kein Abgas festzustellen. Die Absorption und Reaktion ist auch in diesem Falle quantitativ.

   Bei längerer Fahrdauer wird das Hexachlorbutadien allmählich aus dem Flüssigkeitsumlauf verdrängt, so dass dann die überlaufende Flüssigkeit nur noch aus Äthylenbromid besteht. Soll jedoch eine konstante Hexachlorbutadienkonzentration aufrechterhalten bleiben, so muss dem Flüssigkeitsumlauf Hexachlorbutadien in dem Masse zugesetzt werden, wie letzteres durch den Überlauf abläuft.

   Beispiel 6 Mit der gleichen Apparatur, wie im Beispiel 5 angegeben, werden stündlich 282 g (=16,5 Mol = 370 1) Ammoniak mittels eines Flüssigkeitsumlaufes von 6500 g ss-Aminocrotonsäureäthylester angesaugt. Dem Flüssigkeitsumlauf werden stündlich 2150 g (16,5 Mol) Acetessigsäureätltylester zugegeben. Die Pumpentemperatur wird auf 350 gehalten. Der durch die Reaktion von Ammoniak mit Acetessigs äureäthylester entstehende p-Aminocroton- säureäthylester läuft zusammen mit dem bei der Reaktion entstehenden Wasser kontinuierlich ab.

   Die Umsetzung ist quantitativ, an der Druckseite der Pumpe wird kein Ammoniak mehr ausgestossen.

   Beispiel 7 Mit der gleichen Pumpe wie im Beispiel 5 werden mittels Paraidehyd als Flüssigkeitsumlauf stünd lich 725 g (=16,5 Mol) Acetaldehyddampf angesaugt. Dies entspricht einem Volumen von 370 l/h.

   Gleichzeitig wird dem Flüssigkeitsumlauf Schwefelsäure als Katalysator in dem Masse zugesetzt, dass eine konstante Katalysatorkonzentration von 1 /o aufrechterhalten bleibt. Die Pumpentemperatur wird auf etwa 200 gehalten. Der neuentstehende Rohparaldehyd läuft durch einen Überlauf kontinuierlich ab.

   An der Druckseite der Pumpe entweicht kein Acetaldehyd, die Aufnahme des Gases durch die Flüssigkeit ist demnach 1000/cit.