CH428233A - Verfahren zur Herstellung von Alkylenoxyd-Kondensationsprodukten - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Herstellung von Alkylenoxyd-Kondensationsprodukten
Es ist bekannt, Alkylenoxyde in An-oder Abwesenheit von Kondensationsmitteln mit   organischen und/oder    anorganischen Verbidnungen, die mindestens ein reak  tionsfähiges    Wasserstoffatom je Molekül enthalten, umzusetzen. Entsprechend der pro Mol angelagerten   Oxyalkylgruppen    entstehen Kondensationsprodukte mit verschieden hohem Molekulargewicht.



   Die in der Technik am häufigsten verwendeten Alkylenoxyde, wie   z.    B. Äthylenoxyd, Propylenoxyd und Butylenoxyd sind giftig und sowohl in Mischung mit Luft als, auch gegebenfalls allein explosiv. Bei der Verarbeitung solcher Alkylenoxyde sind daher eine Reihe von Massnahmen notwendig, um die mit ihrer Handhabung verbundenen Schwierigkeiten und Gefahren auszuschalten.



   Die Anlagerung von   Athylenoxyd an Verbindungen    mit aktivem Wasserstoff verläuft stark exotherm und bei erhöhten Temperaturen, die über dem Siedepunkt des Ätylcnoxyds liegen. Katalysatoren, wie metallisches Natrium, erniedrigen die Reaktitonstemperaturen nur unwasentilch. Man kann deshalb die erforderlichen Mengen Äthylenoxyd nicht auf einmal zu den Reaktionspartnern geben, sondern   muss dies allmählich    tun.



  Hierbei vergast das Ätylenoxyd sofort, so dass nur noch an den relativ kleinen Grenzflächen Gas/Flüssigkeit die Reaktion vonstatten geht. Aussendem ist das Eintragen von flüssigem Äthylenoxyd nachteilig, weil es unter   Wärmeverbrauch verdampft und somit. die    exotherme Anlagerungsreaktion bremst. Die Reaktion kann hierdurch sogar zum Stillstand kommen. Dabei sammelt sich nicht in Reaktion getretenes   Äthylanoxyd    im Reak  tionsgefäss    an.   Bei Wiedereinsetzen    der Reaktion kann diese sehr leicht durch die   plötzlich frei werdende Reak-      tionswärme ausser    Kontrolle geraten.



   Die vorstehenden Ausführungen sind nicht auf Äthylenoxyd beschränkt, sondern gelten allgemein für Alkylenoxyde, deren siedepunkt bei den herrschenden Umstetzungsbeideingungen niederiger ist als die Umset  zungstemperatur.   



   Zur   @ Beschleunigung der    Reaktion hat man vorgeschlagen, das Äthylenoxyd entweder als Gas oder als Flüssigkeit. durch ein Rohr in den flüssigen Reaktionspartner unter Rühren einzutragen. Das Äthylenoxyd im   Einleitungsrohr muss    in diesem   Fall unter einem höhe-    ren Druck stehen als er im Reaktionsgefäss herrscht. Da die Gefahr des Zurücksteigens der resktionsflüssigkeit und damit der Explosion besteht, wurde vorgeschlagen, in das   Einlei. tungsrohr mehrere Rückschlagventile    ein  zub. auen.    Es sind bei sorgfältiger,   regelmässiger Über-    wachung mindestens 4 Rückschlagventile notwendig, um die erforderliche Sicherheit zu haben.



   Es wird bereits frühzeitig versucht, den vorstehend beschriebenen Mängeln zu begegnen. Zum Beispiel ist in der deutschen Patentschrift 855 111 vorgeschlagen, die Reaktion in einer   Umwälzapparatur    mit Äthylenoxyd, gegebenenfalls in Mischung mit einem inerten Gas als kontinuierliche Phase, durchzuführen, in der die umzusetzende Verbindung fein zerstäubt wird, während kontinuierlich Äthylenoxyd in den Reaktionsraum   einge-    führt   wird. Dabei setzt sich ein Teil des Athylenoxyds    um und die erhaltenen Reaktionsprodukte werden nach Abführung der Reaktionswärme wieder in die Reaktionszone zurückgeleitet.

   Da der Partialdurck des Äth  ylenoxyds    je nach dem Gesamtdruck von 1, 4 bis 5 atü nur ca. 30-80% beträgt bleibt die Äthylenoxydkonzentration somt immer unterhalb der Explosionsgrenze.



  Das Verfahren gewährt einen gefahrlosen Betrieb,   be-    dingt aber einen bedeutenden apparativen Aufwand.



   Zur Vereinfachung des vorgenannten Verfahrens wrude. auch vorgeschlagen, die Umsetzung von   Athylen-    oxyd in einer   Umwälzapparatur    vorzunehmen, die ohne Überdruck arbeitet. Das Äthylenoxyd wird hierbei aus  serhalb der Reaktionszone verdampft    und in Dampfform ohne tberdruck in die Reaktionszone eingeführt, wobei es mit der zu feinen Tröpfchen verteilten   umzu-    setzenden Substanz ganz oder teilweise reagiert. Dadurch ist jede Ansammlung von gelöstem oder flüssigem Äthylenoxyd im   Reaktionsgefäss    weitgehend   unterbun-    den und Unterschiede in der Reaktionsgeschwindigkeit sowie Temperaturschwankungen werden vermieden. 



   Während die   letztgenannten Umwälzverfahren    weitestgehende Sicherheit für die gefahrlose Handhabung   des Athylenoxyds bieten,    lassen sie eine   Einflussnahme    auf die Qualität des erzeugten Endproduktes vermissen.



  Es set darauf hingewiesen, dass die Qualität des   erzeug-    ten Endproduktes, wie sie mittels der umwlzapparatu  ren hergestellt werden    kann, weitgehend von der Um  wälzgeschwindigkeit. abhängig    ist. Letztere ist aber nur schwierig zu regeln, wnn nicht ein grosser apparativer Aufwand vorgesehen is. t.



   Es wurde nun gefunden, dass man Alkylenoxyde, die unterhalb   der Temperatur, b. ei der sie zur    Umsetzung gelangen sollen, verdampfen, gefahrlos und mit vielen Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Art des ge  wünschten    Endproduktes umsetzen kann, wenn man die Umsetzung des   gasförmigen Al. kylenoxyds    mit der umzusetzenden   Verbi. ndung in einem Kessel durchfuhrt,    der mit einem das gasförmige Alkylenoxyd selbst ansaugenden Rührwerk ausgerüstet ist, das seinerseits das angesaugte dampfförmige Alkylenoxyd   feinst,    meistens   emulsionsartig, in    der flüssigen Phase verteilt, so dass eine   grösstmögliche Umsetzungsfläche erzielt wird.   



  Rührwerke im Sinne des beanspruchten Verfahrens sind im. allgemeinen solche, die zur Begasung von   Flüssigkei-    ten geeignet sind, insbesondere die sogenannten  Mischsirenen  (vgl. beispielsweise DBP 821200 und 952 624). Bei ihnen wird das Medium durch den Rotor an stillstehende Prallflächen eines Stators geschleudert.



  Ddrch entstehen Impulse, drch die Schwingungen erzeugt werden, die sich als Wellen kugelförmig fortpflanzen. Durch die Frequenz dieser Wellen werden Wirkungen erhalten, die denen des Ultraschalles entsprechen. Bei der Verteilung von gasförmigen Alkylenoxy den in Flüssigkeiten erreicht man Effekte, die sonst nur durch anwendung   hoher Gasdrücke erhaltlich    sind.



  Zweckmässig wird wie folgt verfahen: Das dampfförige Alkylenoxyd wird mittels eines rohres direkt dem Rotor der Mischsirenen zugeleitiet. dieses Zuleitungsrohr ist innerhalb des Kessels, aber oberhalb des höchsten Flüssigkeitsstandes unterbrochen, damit Reaktionsgut nicht zurücksteigen kann, wenn die Zufuhr von Alkylenoxyddampf abgestellt wird. Druch die Unterbrechung des zuleitungsrohres in der angegebenen Weise wird die Mischsir, ene auch in die Lage versetzt, das oberhalb der   fliüssigen    Phase im Gasraum befindliche Alkylenoxyd anzusaugen.

   Im Prinzip ergibt sich damit, dass im Ge  gensatz    zu den   Umwälzappiaraturen nicht    die flüssige Phase zerstäubt und mit   dampfförmigem    Alkylenoxyd umgesctzt wird, sondern das dampfförmige Alkylenoxyd vom Rührorgan angesaugt und in der flüssigen Phase ifeinstdispers zerstäubt wird. Bei. diesem Verfahren ist weiterhin eine Beeinflussung der Qualität des Enderzeugnisses dadurch gegeben, dass die Begasungsintensität der flüssigen phase druch Drehzahlreglung der Mischsirene leicht möglich ist. In abhängigkeit davon nd in Abhängigkeit vom Druck in de rGasphase des Reaktionsgefässes kann weiterhin die Doseirung des Alkylenoxyds leicht gesteuert werden.



   Das Verfahren wird in den folgenden Beispielen er  läutert    :
Beispiel 1
In einem Kessel, der z. B. mit einer  Mischsirene  (Name gesetzlich geschützt) nach   Kotthoff ausgerüstet    ist, bei der ein in der oberen Hälfte des Kessels unter  brochenes Gaseinleitungsrohr    bis in den Rotor der   Mischsirene    führt, wird das Ausgangsmaterial, z. B.



     Nonylphenol, auf 150  C erhitzt.    Nach Zugabe eines Katalysators und Verdrängung der Luft durch Inertgas wird   Äthylenoxyddampf dem Rotor    der   Mischsirene    zugeführt. Die Reaktion setzt sofort ein.   Die freiwer-    dende Wärme wird durch Kühlung des Kessels abgeführt. Sobald die erforderliche Ätylenoxydmenge ein gebracht wurde, wird die Äthylenoxyddampfzufuhr abgesperrt. Man lässt die mischsirenen nocht so lange in Betrieb, bis alles Äthylenoxyd umgesetzt wurden. die Reak  tionsmasse    steht am Schluss der Umsetzung unter Vakuum bzw. unter Inertgas.

   Bei der Durchführung des vorbeschriebenen Beispiels kann die   Äthylenoxydkon-    zentration druch Arbeiten unter Überdruck gesteuert werden. die Umsetzungsgeschwindigkeit und damit die
Qualität des Endproduktes können druch unterschiedliche Anwendung der   Äthylenoxydkonzentration    im   Reaktionsgefäss    gesteuert werden.



   Beispiel 2
In einem Kessel, der mit einem als   Pentaxmischer    bekannten Rührorgan ausgerüstet ist, wird das Ausgangsmaterial, z. B.   Laurylalkohol,. auf 150     C erhitzt.



  Nach Zugabe des Katalysators und Verdrängung der Luft durch Inertgas wird Propylenoxyddampf in den Kessel eingeleitet. Der pentaxmischer saugt den propylenoxyddampf durch die im oberteil seiner Wellenführung   befindliche Offnung an. und    verteilt ihn feinstdi spers in der flüssigen Phase, so dass sofortige Reaktion einsetzt. Die freiwerdende Reaktionswärme wird durch Küghlung des kessels abgeführt. Ist die gewünschte Propylenoxydmenge eingebracht, wird die propylenoxyddampfzufhr abgestellt und der Rührer noch so lange in Tätigkeit   gelasse,    bis in der Gasphase des Kessels alles Proplenoxd verbrauch wurde.

   Analg Beispiel 1 kann auch hier die Umsetzungsgeschwndigkeit und damit die Qualität des Endproduktes druch Variierung der drehzahl des Pentaxmischers und druch Varierung der   Propylenoxydkonzentration im Reaktionsgefäss    gesteuert werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Alkylenoxydkonden sationsprodukten durch Anlagerung von Alkylenoxyden, die unterhalb der Umsetzungstemperatur verdampfen, an organische Stoffe mit mindesens einem reaktionsfä higen Wasserstoffatom je Molekül, dadruch gekenn- zeichnet, dass die Umsetzung in einem Reaktionsgefäss drchgeführt wird, dessen Rührongan die dapfförmigen Alkylenoxyde ansagt und in der flüssigen Phase feinst verteilt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patantanspruch, dadruch gekennzeichnet, dass man die ausserhalb des Reaktionsgefässes verdampften Alkylenoxyde durch ein Rohr zu dem Rührorgan führt,'das in'der Gasphase des Reaktionsge- fässes unterbrochen ist, so dass das selbst ansaugende Rührorgan in Ider Lage ist, auch das Gas der Gasphase der flüssigen Phase zuzuführen und dort feinst zu verteilen.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man in Gegenwart von katalysatoren arbeitet.