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Verfahren zur Herstellung von leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen
aus Äthylen. Es ist bekannt, daß beim Durchleiten von Äthylen durch ein dunkelrotglühendes
Rohr verschiedene Kohlenwasserstoffe entstehen. Nach W. I p a t i e w (Berichte
der Deutschen chemischen Gesellschaft, Bd. 44, S. 2978 bis 2987) erhält man bei
etwa 4000 unter 70 Atm. Druck zum Teil gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie
Hexan, zum Teil ungesättigte, darunter vorwiegend Polymethylene. Dagegen bilden
sich unter gewöhnlichem Druck und bei etwa 58o` nach Bone und Coward (Journal of
the cbemical Society, Bd. 93, S. 1216 u. ff.) vorherrschend Acetylen und Methan.
Daneben entstehen in geringer Menge kondensierbare Produkte, in denen neben aromatischen
Kohlenwasserstoffen nach früheren Untersuchungen von Norton und Noyes (Berichtea.a.0.
Bd. 2o, Referate. S. 2o i) auch Butvlen und Butadien enthalten sind (vgl. auch Beilstein,
Handbuch der organischen Chemie, q. Aufl., Bd. i, S. 182). In besserer Ausbeute
soll Butadien gewonnen werden, wenn Äthylen im Kontakt finit Eisenoxyd oder ähnlichen
Oxydationsmitteln durch ein auf Rotglut erhitztes Porzellanrohr geleitet wird (vgl.
die britische Patentschrift 15o;19 v. J. 1913, W. H. Perkin und F. E. Matthews).
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Es wurde nun gefunden, daß man eine glatte Kondensation von Äthylen
zu leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen mit viergliederiger Kolilenstoffkette auf
einem anderen Wege weit besser erreichen kann. Dieser Weg besteht in zweckdienlicher
Verwertung des heißkalten Raumes, die auf dem Gebiete der pyrochemischen Umsetzungen
der Kohlenwasserstoffe vielfach mit Vorteil angewandt worden ist, z. B. zur Darstellung
von Isopren oder Erythren aus Terpenkohlenwasserstoffen oder Petroleum (vgl. die
Patentschrifq ten -251217, 257640, 274348 der K1. 120).
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Es wurde gefunden, daß Äthylen, wenn es möglichst kurze Zeit der Rotgluttemperatur
ausgesetzt ist, leichtflüchtige Kondensate in befriedigender Ausbeute erzeugt. Demgemäß
besteht das neue Verfahren darin, daß Äthylen durch e ine enge Reaktionskammer geführt
wird, welche von außen kräftig gekühlt wird und eine zur Rotglut erhitzte, quer
zum Gasstrom gestellte Platinnetzscheibe enthält. Bei schmalem Querschnitt der Reaktionskammer
genügen einige parallele Platindrähte an Stelle der Platinnetzscheibe.
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Unterstützt wird der Vorgang dadurch, daß man dem Äthylen einige hundertstel
Raumteile Luft zumischt. Offenbar tritt dann neben die Reaktion von N o r t o n
und N o y e s (a. a. O.) 2 C2$4 _- C4Ha -i- H2 noch diejenige von W. H. P e r k
i n und F. E. Matthews (a.a.0.) 2 C,H, + O = CHF -I- H20.
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Man darf aber über geringe Luftmengen nicht hinausgehen, da sonst
neben der Kondensation eine teilweise Verbrennung von Äthylen zu Kohlendioxyd, Kohlenoxyd
und Formaldehyd einsetzt, welche die Ausbeute an leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen
herabsetzt. Nach '\V i 11 s t a e t t e r (vgl. das Patent
3509--z
der KI. 120) kann man unter geeigneten = Umständen (verdünntes Äthylen, .i bis-8
Prozent Sauerstoff, 55o bis 60o°, etwa r Aekunde-- -Reaktionsdauer) die Bildung
von Formaldehyd aus Äthylen stark in den Vordergrund treten lassen. Uni dies zu
vermeiden, hat man bei dem vorliegenden Verfahren zwecks Kondensation des Äthylens
zu leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen den Zusatz von Luft oder Sauerstoff passend
einzuschränken. Es soll nur festgestellt sein, daß die beabsichtigte Umsetzung auch
bei Gegenwart von wenig Luft vorgenommen werden kann.
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Die aus der Reaktionskammer austretenden Gase gelangen in eine tiefer
gekühlte Vorlage, in der die gebildeten Produkte dem Gasstrom entzogen werden. Das
Kondensat besteht aus etwa gleichen Teilen einer schwerer flüchtigen, bei etwa 8o'
übergehenden, und einer leichtflüchtigen, bei - 7° übergehenden Fraktion. Die Ausbeute
an Kondensat, bezogen auf Verbrauch an Äthylen, beträgt 6o bis 70 Prozent.
Die leichtflüchtige Fraktion ist ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen der Bruttozusammensetzung
zwischen C4 HE und C4 H8, entsprechend Gemischen aus Butadien und Äthyläthylen.
Die schwerflüchtige Fraktion ist ein durch Destillation schwer trennbares Gemisch,
dessen Analyse auf Kohlenwässer-' stoffe C6 H,0 und C6 H.,2 hindeutet.
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Der wertvollere Bestandteil des Kondensates ist die leichtflüchtige
Fraktion, die zum Schweißen und als Brennstoff für Flugzeuge in Frage kommt.
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Beispiel: In einer kleinen, dosenförmigen, metallenen Reaktionskammer,
die außen durch fließendes Wasser gekühlt wird, ist ein Platindraht von 15
cm Länge und o, r mm Dicke ausgespannt. Er wird durch einen elektrischen Strom zur
hellen Rotglut erhitzt. Durch die Reaktionskammer kreist Äthylen, das mit einigen
Hundertteilen Luft versetzt ist, mit einer Geschwindigkeit von 6 bis 8 Blasen in
der Sekunde, während in einer tiefgekühlten Vorlage die Kondensate gesammelt werden.
Aus 3 bis ¢ 1 Gas erhält man so in fünf bis sechs Stunden 2 bis 3 g Ö1 entsprechend
6o bis 70 Prozent des nach dieser Zeit verschwundenen Äthylens.