CH505192A

CH505192A - Die Verwendung von Ditolyläthern als Wärmeübertragungsmittel

Info

Publication number: CH505192A
Application number: CH1719368A
Authority: CH
Inventors: Hermann Dr Wunderlich; Gerhard Dr Jung; Josef Dipl Ing Szymkowiak
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 1967-12-28
Filing date: 1968-11-18
Publication date: 1971-03-31
Also published as: BE725994A; FR1596447A; AT282556B; GB1191409A

Description

Die Verwendung von Ditolyläthern als Wärmeübertragungsmittel
Es ist bekannt, dass man bei technischen Verfahren, die eine konstante Temperaturführung erfordern oder die eine direkte Beheizung wegen der Brennbarkeit der Produkte nicht zulassen, die sogenannte indirekte Beheizung anwendet.

Für die indirekte Beheizung werden Wärmeübertragungsmittel benötigt. Diese Wärmeübertragungsmittel nehmen die Wärmeenergie vom Erhitzer auf und geben die Energie an einen räumlich getrennten Verbrauchsort bei gleichzeitiger eigener Abkühlung ab.

Eine Umkehr des Temperaturflusses ist ebenfalls üblich. Das Wärmeübertragungsmittel dient dann als Kühlmittel.

Die Wärmeübertragungsmittel müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen. Sie müssen eine geeignete Viskosität und Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Sie sollen bei möglichst niedrigen Temperaturen noch flüssig sein, damit eine mit dem Wärmeübertragungsmittel gefüllte Anlage auch bei kaltem Wetter arbeiten, angefahren oder stillgesetzt werden kann.

Ausserdem soll der Dampfdruck des Wärmeübertragungsmittels bis zu hohen Temperaturen möglichst klein sein, damit auch bei hohen Temperaturen noch ohne Druck gearbeitet werden kann. Wichtig ist ferner, dass das Wärmeübertragungsmittel ungiftig, schwer brennbar und bei der gewünschten Temperatur möglichst lange stabil ist.

Die bekannten Wärmeübertragungsmittel, wie Wasser, Wasserdampf, höhere aliphatische Kohlenwasserstoffe, Cymol, Dibenzyltoluole, Dichlorbenzol, Chlordiphenyle, organische Siliciumverbindungen, Kalziumnitrat/Natriumnitrit/Natriumnitratschmelzen und eutektische Gemische aus 73,5% Diphenyläther und 26,5% Diphenyl sind nicht universell einsetzbar. So hat Wasser bei 3000 C einen Dampfdruck von 87 atü, das eutektische Gemisch aus Diphenyläther und Diphenyl zwar erst 2 bis 3 atü, jedoch kristallisiert letzteres schon bei +120 C.

Tetraarylsilikate haben sehr niedrige Stockpunkte, etwa 400 C, hohe Siedepunkte, weit über 4000 C, jedoch sind sie überaus empfindlich gegen Spuren von Wasser [s. Chem. Ing. Techn., 33. Jahrgang (1961), Nr. 4, Seiten 243-245; Chem. Ind. XIV (1962), Seiten 515-518; Erdöl u. Kohle-Erdgas-Petrochemie, 17. Jahrgang (1964), Nr. 2, Seiten 118-121].

Es wurde nun gefunden, dass man nicht kristallisierbare Gemische von isomeren Ditolyläthern besonders vorteilhaft als Wärmeübertragungsmittel verwenden kann.

Die erfindungsgemäss zu verwendenden Ditolyläthergemische besitzen gegenüber den bekannten Wärmeübertragungsmitteln, insbesondere den Gemischen aus Diphenyläther/Diphenyl folgende Vorteile: Sie sind selbst bei sehr niedrigen Temperaturen nicht kristallisationsfähig, sie besitzen einen niedrigen Stockpunkt, sie sind sehr stabil und sie besitzen gegenüber den Gemischen aus Diphenyläther/Diphenyl bei Normaldruck einen um 20 bis 400 C höheren Siedebereich.

Der niedrige Stockpunkt und die Eigenschaft, auch bei tiefen Temperaturen nicht zu kristallisieren, erlauben den Einsatz der Ditolyläthergemische in Freianlagen und das Arbeiten bei Temperaturen auch unter 0 C.

Die Wärmeübertragung kann in an sich bekannter Weise in flüssige Phase, unter Druck und drucklos, im Naturumlauf (ohne Verwendung von Pumpen) und im Zwangsumlauf (mit Hilfe von Pumpen) bei Temperaturen von - 400 C bis +4000 C erfolgen. Bei drucklosem Arbeiten können im allgemeinen Temperaturen von -400 C bis + 2900 C, beim Arbeiten unter Druck Temperaturen bis zu etwa 4000 C angewendet werden.

Die erfindungsgemässen Wärmeübertragungsmittel lassen sich u.a. durch kontinuierliche und diskontinuierliche Wasserabspaltung aus Kresolgemischen oder durch HC1-Abspaltung aus Chlortoluol-Kresol-Gemischen herstellen. Durch geeignete Aufarbeitungsmethoden, wie Extraktion mit Natronlauge und fraktionierte Destillation werden die Ditolyläthergemische frei von hydroxygruppenhaltigen Verunreinigungen erhalten.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Ditolyläthergemischen, die bei der technischen Umsetzung von Chlortoluolen bzw. von Chlortoluolen mit Kresolen in Gegenwart von wässriger Natronlauge bei Temperaturen von etwa 250 bis 4000 C und Drucken von etwa 100 bis 300 atü entstehen. Diese Gemische haben einen Siedebereich von etwa 280 bis 2950 C bei Normaldruck.

Die erfindungsgemäss zu verwendenden Ditolyläthergemische enthalten im allgemeinen folgende Isomere: 2,2'-Dimethyldiphenyläther, 2,3' -Dimethyldiphenyläther, 2,4'-Dimethyldiphenyläther, 3,3' -Dimethyldiphenyläther, 3,4' -Dimethyldiphenyläther und 4,4'-Dimethyldiphenyl äther. Besonders vorteilhaft sind solche Gemische, die zum überwiegenden Teil aus 2,4'-, 2,3'- und gegebenenfalls 3,4' -Dimethyldiphenyläther bestehen.

Beispiel
Die Herstellung eines erfindungsgemässen Wärme übertragungsmittels wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Abbildung wie folgt erläutert:
250 Volumenteile Chlortoluol, das neben wenig m Chlortoluol zu etwa gleichen Anteilen aus o- und p-Isomeren besteht, werden stündlich mit 750 Volumenteilen ca. 15% iger wässriger Natronlauge über den Mischer 1, Hochdruckpumpe 2, Wärmeaustauscher 3 in die Reaktionskammer (4) gepumpt. In 3, 4 und 5 erfolgt bei 250 atm Druck Hochheizen auf 3600 C. Nach einer mittleren Verweilzeit von einer Stunde in 4 und 5 wird über 3 in 6 abgekühlt, in 7 entspannt, in 8 getrennt und der spezifisch leichtere Ditolyläther in einer Kolonne 9 fraktioniert.

Man erhält bei Temperaturen von 140 bis 1500 C /15-20 mm 55 Volumenteile einer wasserklaren Flüssigkeit mit Siedebereich 282 bis 2900C bei Normaldruck, Stockpunkt - 560 C und OH-Zahl: 0.

Nach gaschromatographischen Untersuchungen enthält der Ditolyläther ca. 8 % 2,2'-Dimethyldiphenyläther ca. 35 % 2,4'-Dimethyldiphenyläther ca. 20 % 2,3'-Dimethyldiphenyläther ca. 20 % 3,4'-Dimethyldiphenyläther ca. 10 % 4,4'-Dimethyldiphenyläther ca. 7 % 3,3'-Dimethyldiphenyläther
Die Zusammensetzung des erhaltenen Ditolyläthers hängt stark von der Isomerenverteilung des eingesetzten Chlortoluols ab.

Claims

PATENTANSPRUCH

Verwendung nicht-kristallisierbarer Gemische isomerer Ditolyläther als Wärmeübertragungsmittel.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verwendung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-kristallisierbare Gemisch isomerer Ditolyläther ein Isomerengemisch aus 2,2'-, 2,3'-, 2,4'-, 3,4'-, 4,4'-, und 3,3'-Dimethyldiphenyläther ist.

2. Verwendung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-kristallisierbare Gemisch isomerer Ditolyläther ein hydroxylgruppenfreies technisches Isomerengemisch ist, das bei der kontinuierlichen Umsetzung von Chlortoluolen mit Natronlauge bei erhöhten Temperaturen und anschliessender Fraktionierung anfällt.