DE1668426A1

DE1668426A1 - Verfahren zur Oxydation von Kohlenwasserstoffen in fluessiger Phase

Info

Publication number: DE1668426A1
Application number: DE19671668426
Authority: DE
Inventors: Ringelman Ralph Edward; Savoca Joseph I; Wiggen Eugene Robert; Bryant Jun Howard Sewall
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1966-11-04
Filing date: 1967-11-02
Publication date: 1971-08-05
Also published as: US3534090A; NL6715011A; BE705571A; FR1542295A; GB1129398A; CH515872A

Description

PATINTANWXLTI DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 1 C C Q / ο ß DR. AA. KÖHLER DIPUNG. C. GERNHARDT I 0 0 O 4 ^ O MÖNCHEN HAMBURG TIlIFONi 55347« 8000 MÖNCHEN 15, "*2. N OV, 1967 TILEORAMMEi KARPATINT NUSSBAUMSTRASSEIO

W. 13 326/67 7/RS

Mobil Oil Corporation New York, N.Y. (V.St.A.)

Verfahren zur Oxydation von Kohlenwasserstoffen in flüssiger Phase

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Oxydation von Kohlenwasserstoffen in flüssiger Phase mit einem gasförmigen Oxydationsmittel unter Bedingungen, welche die Betriebsgefahren herabsetzen und/oder die Leistung des- Arbeitsvorgangs erhöhen. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung umfaßt ,die Oxydation eines Alkylbenzole mit einem sauerßtoffhaltigen Gas, wie sie beispielsweise die Flüssigphasenoxy- da ti ort .-,von p-Xylol zu ^terephthalsäure darstellt.

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Es kommen viele ernsthafte Probleme einschließlich der Sicherheit der Verfahrensleistung, Kostenerwägung, übermäßige Abnutzung von teuren Anlagen und Verlust von Arbeitszeit für die Wartung oder Unterhaltung bei der Flüssigphasenoxydation von Kohlenwasserstoffen mit gasförmigen Oxydationsmitteln im technischen Maßstab in Betracht. Mit Rücksicht auf die erhöhten Temperaturen und Drücke, die gewöhnlich angewendet werden, und . die Gegenwart von hohen Konzentrationen von Sauerstoff und verdampfbaren, hoohbrennbaren organischen Verbindungen ist immer die Gefahr von Explosionen bei solchenVerfahren vorhanden. Bei der hochexothermen partiellen Oxydation von p-Xylol zu Terephthal säure ist eine sorgfältige Temperaturkontrolle nicht nur für gute Ausbeuten, sondern auch, um eine Erhöhung der schon beträchtlichen Explosionsverfahren zu verhindern, erforderlich. Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Oxydation von Kohlenwasserstoffen in der" flüssigen Phase vorgesehen, bei welchem man einen flüssigen Kohlenwasserstoff mit einem durch ihn

man dispergierten gasförmigen Oxydationsmittel dispergiert, während ein mit Flüssigkeit gefülltes Reaktionssystem, frei von irgendwelchen Dampfspuren von wesentlichem Volumen, hält, bis die Oxydation im wesentlichen zu dem gewünschten Ausmaß fortgeschritten ist, und vorzugsweise danach gasförmiges Material von der flüssigen Phase des Reaktionsprodukts in einer Trennzone unter Bedin gungen abtrennt, die nioht zu Explosionen in dem Dampfraum der Trennzone führen« _; *

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Obwohl Reaktionen dieser Art zuweilen als Mischphasenreaktionen infolge der Gegenwart eines gasförmigen Reaktionsteilnehmers bezeichnet werden, wird das gesamte Reaktionssystem voll von Flüssigkeit oder Schlamm und frei von irgendwelchen Dampfräumen von wesentlichem Volumen gehalten, bis die Reaktionsproduktmischung eine Trennzone erreicht, wo die gasförmige Phase von dem Rest der Reaktionsprodukte abgetrennt wird. Dies wird mittels einer oder mehreren aus einer Anzahl von Maßregeln bewerkstelligt einschließlich der Abführung von Reaktionsauaflüsser von den Oberseiten von Reaktoren und dadurch, daß man die Überführungsleitungen und -pumpen voll mit Flüssigkeit hält, so daß keine Leerräume oder Räume für die Ansammlung von Dampf vorhanden sind, man angemessenes Rühren oder Bewegen und angemessenen Umlauf für das Reaktionssystem vorsieht, so daß keine stagnierenden Zonen vorhanden sind, in denen das gasförmige Material sich abtrennen kann, und man den Fluß der Flüssigkeit regelt oder lenkt, um irgendwelche Strudel oder Wirbel infolge des Rührens und des Umlaufs auszuschalten, indem man wirbelverhindernde Einrichtungen zur Begradigung des Flusses der Flüssigkeit an bestimmten Stellen vorsieht.

Andere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf die Ausschaltung bzw. Herabsetzung auf ein Minimum von Explosionsgefahr in dem Dampfraum der anfänglichen Trennzone durch ein oder mehrere solcher Maßregeln, die z.B. darin bestehen, daß man die

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Reaktionsprodukte in dieser Zone einer wesentlich niedrigeren Temperatur als in dem Oxydationsreaktionssystem hält oder daß man die Zusammensetzung der gasförmigen Mischung in dem Dampfraum ändert, um sie außerhalb der Explosionsgrenzen zu bringen. Eine solche Änderung kann dadurch herbeigeführt werden, daß man ein inertes Gas (z.B.Stickstoff) oder einen verbrennbaren flüchtigen Kohlenwasserstoff oder beides einführt, um die Dampfzusammensetzung in dem Raum von einem potentiell explosiven Gemisch in ein unter den vorherrschenden Bedingungen nicht entflammbares Gemisch umzuwandeln. Die vorgenannte Abkühlung der Trennzone wird vorzugsweise dadurch herbeigeführt, daß man das frische, heiße, abfließende Reaktionsmaterial mit einem kühleren Strom von im Kreislauf geführtem, nicht-gasförmigem Material mischt, das aus den Reaktionsprodukten stammt. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Trennzone mit einem Kreislaufstrom gekühlt werden, der einen wesentlich niedrigeren Gehalt an suspendiertem Peststoff als die Reaktionsprodukte hat. Obgleich die Erfindung insbesondere für die Oxydation eines Alkylbenzole bei erhöhter Temperatur mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas geeignet ist, um eine aromatische Carbonsäure zu bilden, wie dies beispielsweise durch die Oxydation von p-Xylol mit Sauerstoff bei der Herstellung von Terephthalsäure, dargestellt wird, kann sie auch auf die Flüssigphasenoxydation von anderen organischen Verbindungen Anwendung finden·

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Pig. 1 ist ein Fließbild, das eine Ausfuhrungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht. Der Übersichtlichkeit halber ist eine Anzahl von üblichen Ventilen, Kontrolloder Regelinstrumenten und anderen Zubehörteilen bei dieser vereinfachten schematischen Darstellung fortgelassen worden.

Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt eined Reaktors, der mit einem Rührwerk und Leitflächen, welche die Bildung von spiral- oder schraubenförmigem Fluß in Flüssigkeiten verhindern oder auf ein Minimum herabsetzen, ausgerüstet ist.

Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer Pumpe für Axialfluß mit Propeller, die mit einer Wirbel verhindernden Einrichtung auf der Saugseite oder dem Einlaß der Pumpe ausgestattet ist.

Gemäß Fig. 1, in welcher die Erfindung in Zusammenhang mit der partiellen Oxydation von p-Xylol und Gewinnung des rohen TerephthalBäureprodukts in einem kontinuierlichen Verfahren veranschaulicht wird - soweit hier nichts anderes angegeben ist -, kann die Arbeitsweise allgemein das Verfahren befolgen, das von Ardis u.a. in der US-Patentschrift 3 o36 122 beschrieben ist.

Es wird eine Einsatzmischung in einem Mischbehälter 2 bereitet, der mit einem geeigneten Rührwerk versehen ist. Diese Mischung enthält entmineralisiertes Wasser, frisches p-Xylol-Einsatzmaterial, Methyläthylketon, eine Katalysatorlösung und Essigsäure enthaltende Flüssigkeit als Reaktionsmedium. Die Essigsäure enthaltende Flüssigkeit umfaßt Material, das innerhalb dee Verfahrene in Form dee Fn-fcrats rüokgeführt ist, das

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erhalten wird, wenn das kristalline Terephthaleäureprodukt von der Reaktionsproduktmischung, in der Essigsäure als Nebenprodukt vorhanden ist, abgetrennt wird und auch Mutterlauge, die von einer nachfolgenden Reinigungsstufe stammt, in welcher das Rohprodukt mit frisoher Essigsäure ausgelaugt wird. Die Katalysatorlösung wird dadurch bereitet, daß man Kobalthydrat in rückgeführter Essigsäure auflöst. Auf diese Weise enthält die Lösung in dem Behälter 2 nicht nur frisches Xylol und Katalysator zusammen mit Methyläthylketon als Aktivator, sondern auch eine wesentliche Anzahl von anderen Verbindungen einschließlich von Reaktionsnebenprodukten, Katalysatorrück3tänden und sogar einer geringen Menge von Terephthalsäure in Lösung· Der Mischbehälter und alle anderen Teile der Anlage, die bei diesem Verfahren Essigsäure ausgesetzt sind, sind zweckmäßig aus rostfreiei Stahl (18-8 Type) oder einem Material von ähnlichem Korrosionswiderstand hergestellt, damit ein Produkt von hoher Reinheit erhalten werden kann, das frei von irgendwelchen Verunreinigungen infolge Korrosion der Anlage ist.

Die Beschickungslösung wird durch die ttberführungsleitung 4 zu dem unteren Ende des ersten Reaktors 6 bei einer Temperatur von 8o°0 geführt. Technisch reiner Sauerstoff wird auch dem Reaktor durch eine Zufuhrleitung 8 und ein Zweigrohr Io zugeleitet, das zu einem Zerstäuber oder einer Zerstäuber- oder

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einer Verteilereinrichtung führt, die im Inneren des Reaktors 6 etwa in der Mitte ,zwischen der Oberseite und der Unterseite zum Dispergieren des Sauerstoff gases durch die Reaktionsmischung

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in Form von Strömen von kleinen Blasen angeordnet ist. Die Verteilereinrichtung und ihre Anordnung werden im Nachstehenden in Verbindung mit Fig. 2 näher beschrieben.

Die Reaktion im Gefäß 6 wird bei einer in geeigneter Weise erhöhten Temperatur ausgeführt, um eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit vorzusehen (z.B. bei 13o°0) und es wird ein Reaktiohsdruck von etwa 17₍6 atü (25o psig) in dem Reaktor angewendet, um die Mischung im flüssigen Zustand zu halten. Dementsprechend wird die Einsatzmischung in der leitung 4 in den Reaktor mittels einer Hochdruckpumpe 12 eingebracht und komprimierter Sauerstoff wird durch die Leitung Io bei einem Druck über 17,6 atü (25o psig) eingeführt. Während·ein Vorerhitzer für die Beschickung (nicht dargestellt) in der Leitung 4 zum Vorerhitzen der Beschickung auf die Reaktionstemperatur beim Ingangsetzen des Reaktionssystems verwendet werden kann, ist die Oxydationsreaktion exotherm und es ist keine Wärme von einer äußeren Quelle während der kontinuierlichen Arbeitsvorgänge erforderlich. Stattdessen ist eine Kühlung notwendig, um die Reaktionstemperatur konstant auf 13o°G zu halten. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird dieee Kühlung dadurch bewerkstelligt, daß man die Reaktionsmischung durch die Schleife umlaufen läßt, die aus der Bodenleitung 14 der Umlaufpumpe 16, dem Rohr 18, dem Kühler 2o, in dem die Temperatur der umlaufenden Mischung auf etwa 125 C durch indirekten Wärmeaustausch mit einem geeigneten flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel herabgesetzt wird, und der mit einem Ventil 24 versehenen Rüokfuhr leitung 22 besteht. Das

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Ventil kann zur Regelung des Flusses und auoh in Zusammenhang mit dem Ventil im Rohr 14 zur Abschaltung der Schleife, wenn andere Kühlmittel angewendet werden, benutzt werden. Wenn diese Schleife in Betrieb ist, wird das Ventil 26 in der Rückführzweigleitung 28 geschlossen und es wird ein Umlauf durch die Schleife mit einer Fließgeschwindigkeit aufrechterhalten, die hoch genug.ist, um sowohl eine ausreichende Kühlung vorzusehen I

als auch die sich .bildenden Terephthalsäurekristalle in Sus- j

pension zu halten.

Es besteht eine Neigung zum Auftreten von Explosionen während der Flüssigphasenreaktionen dieser Art, besonders wenn verhältnismäßig hohe Zufuhrgeschwindigkeiten für die Beschickung angewendet werden. Obwohl die genauen Ursachen von solchen Ex-

t plosionen noch nicht festgestellt worden sind, ist gefunden ί worden, daß sie in Dampfräumen einschließlich von einge.tauch- ! ten Räumen in dem Reaktionssystem auftreten und dann solche Explosionen durch die Anwendung von bestimmten VorsichtsmäiS-regeln verhindert werden können. Der erste Reaktor 6 und der zweite Reaktor 3o werden beide in mit Flüssigkeit gefülltem Zustand betrieben, indem man die'Reaktionsabflüsse in Form von flüssigen Schlammen ablaufen läßt, die von den Oberseiten der Reaktoren überfließen. Die Überführungsleitung 32 trägt den die Oberseite des ersten Reaktors 6 verlassenden Schlammzu dem unteren Teil des zweiten Reaktors Jp ι die Abgabeleitung führt von der Oberseite des letztgenannten Reaktors zu dem

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Hochdruckseparator 36. Auf diese Weise sind Dampfräume und Gas-Flüssigkeitsgrenzflächen in den oberen Abschnitten der beiden Reaktoren ausgeschaltet. Beide Reaktoren sind mit Rührwerken versehen, um gleichförmige Reaktionsmisohungen aufrechtzuerhalten und ein Absetzen von in ihnen suspendierten Feststoffen zu verhindern. Diese Rührwerke zusammen mit dem verhalte nismäßig raschen Fluß durch die Reaktorkühlsohleifen führen dazu, daß beträchtliche Dampfräume innerhalb des Körpers der Reaktionsmischung durch Hohlraumbildung und/oder die Bildung von Wirbeln an den Auslässen der Gefäße und den Einlassen der Umlaufpumpen gebildet werden. Geeignete Vorsichtsmaßnahmen, um das Reaktionssystem im flüssigkeitsgefüllten Zustand durch Verhinderung von solchen eingetauchten Dampfräumen zu halten, werden im nachstehenden beschrieben.

Das teilweise umgesetzte Produkt aus dem ersten Reaktor wird weiter in dem Reaktor 3o während einer Gesamtreaktionszeit in den beiden Gefäßen von 8ο Minuten umgesetzt.

Um eine weitere Oxydation in dem zweiten Reaktor zu fördern, wird zusätzlicher komprimierter Sauerstoff einer Verteilereinrichtung in der Mitte der Länge "des Reaktors 3o von der Zufuhrleitung 8 und einem Zweigrohr 38 eingeführt. Es wird auch eine zusätzliche Zufuhr des Aktivators, Methyläthylketon, mittels einer Hochdruckpumpe durch eine Leitung 4o in den unteren Teil dieses Reaktors vorgenommen, um die Katalysatoraktivität auf einer konstanten großen Höhe zu halten* Beide Reaktoren werden bei iraSresentlichen der gleichen Temperatur und dem gleiohen

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Druok betrieben, und der Reaktor 3o kann auch durch eine Reaktionsmischung gekühlt werden, die durch eine Schleife umläuft, welohe eine Bodenauslaßleitung 42, eine Umlaufpumpe 44, ein Rohr 46, einen Kühler 48 und eine Eückfiihrleitung 5o umfaßt, die zu dem oberen Teil des Reaktors führt und mit einem Ventil 52 versehen ist. Diese Kühlschleife wird in ähnlicher Weise wie die- " jenige bei dem ersten Reaktor betrieben, wobei das Ventil 54 in der Umlaufzweigleitung 56 geschlossen ist.

Während der Reaktion wird das p-Xylol durch"Sauerstoff zu der gewünschten Terephthalsäure und geringeren Mengen von anderen Oxydationsprodukten, insbesondere p-Toluylsäure und

oxydiert..
p-Carboxybenzaldehyd, Geringere Mengen von anderen Xylolen und Äthylbenzol sind in der Besohickung als Verunreinigungen vorhanden und diese Substanzen oxydieren zur Bildung von. zusatzliehen Nebenprodukten in der Reaktionsmischung. Die Terephthalsäure ist nur etwas in dem heißen Reaktionsmedium löslich, das hauptsächlich Essigsäure umfaßt; es kristallisiert daher das meiste des Produkte und es wird ein ScIiI ihm erzeugt, der- anhand 15?S der Peststoffe zu der Zeit enthält, nenn die Reaktion vollendet ist.

Anstelle der Benutzung der Reaktoren in Heiheneinordnung können sie auch parallel betrieben werden, wobei die Beschickung zwischen ihnen geteilt wird. Der Parallel-hetrieb liefert den Vorteil, daß ein Reaktor und seine Kühlschleife zum Reinigen und Reparieren abgeschaltet werden können, während der andere

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Reaktor angeschaltet bleibt, um den übrigen Teil der Anlage mit einem verringerten, aber noch wesentlichen Produktionsausmaß in Betrieb zu halten·

Die Reaktionsproduktmischung fließt von der Oberseite des Reaktors 3o über und geht über die Leitung 34 zu dem Hochdruckseparator 36, indem die Gas- und !Flüssigkeitsphasen des Reaktionsschlamms bei einer Temperatur von 14-O⁰C und einem Druck von 17,6 atü (25o psig) getrennt werden. Die Temperatur ist hier etwas höher als diejenige des zweiten Reaktors infolge der Portsetzung der Reaktion nach Verlassen der durch das Kühlsystem beeinflußten Zone? sie kann jedoch im wesentlichen die gleiche wie die Temperatur des Endreaktors sein· Die sauerstoffhaltige Dampfphase wird von der Oberseite des Separators 46 durch eine Rückflußleitung 58 zu einem wassergekühlten Kondensator 6o abgezogen. Die Gasausgangsleitung 62 ist mit einem üblichen automatischen Druckregler (nicht dargestellt) ausgestattet, um den erhöhten Druck auf diesen Separator und das Reaktionssystem aufrechtzuerhalten. Während eine gasförmige Mischung, die hauptsächlich nichtumgesetzten Sauerstoff und Kohlendioxyd als Nebenprodukt enthält, in einer Leitung 62 entfernt wird, werden gewöhnlich flüssige Komponenten in der Dampfphase in dem Kondensator 6o kondensiert und zu dem Separator in der Leitung 58, die einen geeigneten großen Durchmesser haben soll, um dieser 'Rückflußwirkung angepaßt zu sein, abgezogen· Ein wesentlicher Dampfraum ist in dem oberen Teil

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des Separators 36 notwendig. Es ist jedooh ein deutlich niedrig geres Explosionspotential hier infolge der Umwandlung des meisten des verdampfbaren und hochbrennbaren Xylols zu fester Terephthalsäure, dem Verbrauch von viel Methylethylketon, der Bildung einer beträohtliohen Menge von inertem Kohlendioxyd und der viel geringeren Sauerstoffkonzentration vorhanden. Nichtsdestoweniger sind andere brennbare Substanzen, wie nichtverbrauchtes Keton, Methylacetat und Essigsäure, in dem Dampf vorhanden; daher ist in wenigstens einigen Fällen einschließlich Ingangsetzungsvorgängen, bei denen der Separator gewöhnlich anormal hohe Konzentrationen von Xylol, das Keton und Sauerstoff enthält, bis stetige Reaktionsbedingungen erreicht sind, besondere Sorgfalt oft zweckmäßig, um jegliche Möglichkeit einer Explosion auszusehalten.

Bei gewissenAusführungsformen kann ein Kühlerstrom' aus Reaktionsprodukt, Schlamm oder eine verdünnte Form eines solchen Schlamms (d.h. ein Schlamm mit einem niedrigeren Gehalt an ungelösten Peststoffen) von im nachstehenden beschriebenen Quellen duroh eine Zweigleitung 64 und ein Ventil 66 umlaufen gelassen und bei einer Temperatur von 85⁰C in den heißen Reaktionsstrom in der Überführungsleitung 34 stromaufwärts von dem Separator 36 eingeführt werden. Die Temperatur der Mischung in dem Separator 36 kann auf Io5°0 oder sogar so niedrig wie 9o°0 durch umlaufenden Schlamm herabgesetzt werden, und diese Temperaturherabsetzung erzeugt eine noch'größere Herabsetzung des

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Explosionspotentials. Bei Kühlung in dieser Stufe kristallisiert etwas von der gelösten Terephthalsäure, und ein beträchtlicher Vorteil der direkten Kühlung mit Umlaufschlamm besteht darin, daß keine Feststoffablagerungen auf den Wänden der Anlage erzeugt werden, während bei Anwendung der üblichen Kühltechniken, wie z.B. Einschaltung eines indirekten Wärmeaustauschers in der Überfuhrungs.leitung 34 oder eines Kühlmantels um den Separator 36 eine rasche Anhäufung von Niederschlägen auf den kalten Wärmeübertragungsoberflächen mit einer sie begleitenden Abnahme der Kühlleistung und mit der Notwendigkeit zur häufigen Reinigung der Oberflächen erfolgen würde.

Bei einer anderen Ausführungsform kann jede Neigung zu einer Explosion in dem Hochdruckseparator ausgeschaltet oder wenigstens auf ein Minimum herabgesetzt werden, indem man ein inertes Gas oder einen Dampf (d.h. ein Gas, das nicht mit irgendwelchen Komponenten der Reaktionsmischurig reagiert und das weder verbrennbar noch fähig ist, die Verbrennung zu unterhalten) durch die mitVentil versehene Leitung 68 unter genügend Druck in den Dampfraum des Separators 36 in einem Ausmaß einführt, das wenigstens ausreicht, um die Sauerstoffkonzentration in diesem Raum unter die untere Explosionsgrenze für die besondere D"ampfzusammensetzung und die in dem Separator herrschende Temperatur herabzusetzen. Stickstoff wird für diesen Zweck bevorzugt. Eb kommen jedoch auch Wasserdampf» Abgas- und Kohlendioxyd unter den v,ielen geeigneten inerten Mitteln in Betracht,

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und sogar luft kann diesem Zweck dienen, wenn eine genügende Menge davon eingeführt wirdt

Eb kann auch ein flüchtiges verbrennbares Material, wie Ä'than oder Butan, eingeführt werden, um die Konzentration des verbrennbaren Materials in dem Dampf über die obere Explosionsgrenze zu erhöhen. Bei bestimmten Substanzen, wie Butan, kann eine zusätzliche Kühlwirkung dadurch erzielt werden, daß man z.B. das Butan in Form einer Flüssigkeit entweder in die Leitung 68 oder das Überführungsrohr 34 einführt und es in dem Separator verdampfen läßt, so daß die Trennzone auf eine sicherere Temperatur gekühlt wird. Bin Kohlenwasserstoff dieser Art wire in dem Kondensator 6o kondensiert und kann wieder umlaufen gelassen oder zu dem Hochdruckseparator 16 entweder in der Rückflußleitung 58 oder in einer getrennten Leitung rückgeführt werden.' Bei einer anderen Ausführung·^orm kann das kondensierte Butan stattdessen zu dem Reaktor 6 zurückgeleitet werden. Die letztgenannte Arbeitsweise kann bei Cooxydationsprozessen, bei denen sowohl Butan und p-Xylol gleichzeitig in dem Verfahren oxydiert werden, besonders erwünscht sein. Bei noch einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß sowohl ein inertes Gas als auch ein verbrennbares Material dem Dampfraum in der Trennzone 36 zugefügt werden, um die Explosionsgefahr herabzusetzen.

Eine solche Einführung eines inerten und/oder eines verbrennbaren Mittels kann allein oder zusammen mit einem Kühlumlaufstrom von der Leitung 64 zur Ausschaltung von Explosionsgefahren benutzt werden. Das Zulassen von inertem Gas ist wäh-

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rend des Ingangsetzens des Systems besonders erwünscht.

Bei dem kontinuierlichen Verfahren wird der Schlamm kontinuierlich aus dem Separator 36 durch ein Rohr 7o abgezogen, das mit einem automatischen DruDkregulierventil 72 ausgestattet ist, welches einen Abfall des Drucks auf etwa 6,35 atü (14 psig) zur Einführung in einen Niederdruckseparator 74 gestattet. Die beiden Separatoren 36 und 74 können mit propellerartigen Rührwerken (nicht dargestellt) versehen sein, die um waagerechte Wellen mit Geschwindigkeiten umlaufen, die ausreichend sind, um die festen Teilchen des Schlamms in Suspension zu halten. Die Temperatur des Schlamms in dem Separator 74 ist annähernd 125⁰G oder wesentlich niedriger" in Fällen, in denen ein Kühlrücklaufstrom stromaufwärts von dem Separator 36 eingeführt wird. Der Separator 74 ist auch mit einer Rückflußleitung 76, einem Kondensator 78 und einer Ausgangsleitung 8o für die weitere Abgabe von nicht kondensierbarem Gas aus dem Schlammprodukt versehen, während gewöhnlich flüssige Komponenten in der Dampfphase kondensiert und zu dem Separator durch die Rückflußleitung 76

zurücklaufen. Ein automatisches Druckregulierventil (nicht dargestellt) ist in der Ausgangsleitung 8o zur Aufrechterhaltung des gewünschten Drucks in dem Separator 74 vorgesehen. Obwohl die Möglichkeit einer Explosion in dem Dampfraum des Niederdrucks eparat or a verhältnismäßig entfernt bei diesem besonderen Oxydationsverfahren ist, wird in Betracht gezogen, daß ein inertes Sas in den Separator 74 als besondere Vorsichtsmaßnahme

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eingeführt werden kann.

Die flüssige Phase wird von dem unteren Teil des Gefäßes 74 in eine Übertragungsleitung 82 entfernt und geht durch ein automatisches Druckregulierventil 84 auf seinem Weg zu dem Kühlbehälter 86. Dieser Behälter wird unter einem unteratmosphärischen Druck von etwa o,54 absolut (7»7 psi absolute) und einer Temperatur von 8o°0 gehalten, und es kann eine umlaufende Turbine oder ein Flügelradrührwerk darin angeordnet werden, um die festen Teilchen in der Flüssigkeit suspendiert "zu halten, um* irgendeine Neigung des verhältnismäßig heißen Schlamms aus dem Separator 74 zum raschen Abdampfen (flash) und dadurch ein verhältnismäßig großes Volumen Dampf beim Eintritt in den Behälter 86 zu erzeugen, wird zurückgeführter Rohproduktschlamm oder verdünnter Schlamm, wie er später beschrieben wird, über die mit einem Ventil versehene Rückführzweigleitung 88 in den Schlamm in der Überführungsleitung 82 zwischen dem Druckregulierventil 84 und dem Behälter 86 eingeführt. Sogar in Fällen, in denen die Produktsuspension sich auf einer Temperatur befindet, die ; niedrig genug ist, um ein rasches Abdampfen (flashing) auszuschließen, ist der Rückführstrom brauchbar hinsichtlich der Aufrechterhaltung'eines ausreichenden Umlaufs durch den Behälter 86, um das Absetzen von Feststoffen zu verhindern. Der untere Teil dieses Behälters kann auch in der Form eines steilen Konus ausgebildet sein, der naoh unten zu einem mittleren'Auslaß führt, so daß,stagnierende Zonen und waagerechte Flächen-

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bereiohe vermieden werden, auf denen feste Teilohen sich duroh Absetzen aus der Suspension ansammeln könnten. Bei einer solchen Ausbildung kann der normale' Fluß des Sohlamms einschließlich des vorgenannten Umlaufstroms angemessen sein, um die Peststoffe in Abwesenheit eines Rührwerks in Suspension zu halten. In einigen Fällen ist es erwünscht, die Rührwerke in den Separatoren 36 und 74 auszuschalten, indem man sie mit steil konischen Unterteilen versieht und notwendigenfalls einen zusätzlichen örtlichen Umlauf am unteren Ende jedes Separators anwendet, indem man einen Teil des Schlamms, wie z.B. einen Teil desjenigen Schlamms, d,er den Separator in der Bodenabführleitung 7o verläßt, zu der Einlaßleitung 34 des Separators 36 · rückführt.

Der sich als Produkt ergebende Schlamm wird in dem Behälter 86 auf eine Temperatur gekühlt, die für die.später«beschriebene Vakuümfiltrierung geeignet ist, und dieser Behälter dient auch als Vorratsgefäß für den Rohproduktachlamm bei dem Filtervorgang. Das Kühlen wird hier durch die Anwendung von Saugen ausgeführt, welches Dampf nur aus dem Behälter 86 durch die Kopfleitung 9o zu einem Rückflußkondensator 92 abzieht, wo die gewöhnlich flüssigen Komponenten des Dampfes kondensiert werden. Die eich ergebende Gas-Flüssigkeitsmischung geht dann durch eine Leitung 94 zu einem Rückflußeammler 96, von dem die Gasphase am Kopf in eine Leitung 98 abgezogen wird, die mit einer üblichen Vakuumquelle (nicht dargestellt), wie einer Wasserdampf- oder einer Wasserstrahlpumpe oder einer Vakuumpumpe verbunden ist. Das gekühlte Kondensat oder die flüssige Phase wird zu dem Be-

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hälter 86 über die Abzugleitung loo, die sioh unter der Oberfläche der Flüssigkeit in dem Behälter 86 erstreokt, zurückgeführt. Auf diese Weise wird eine Kühlung durch Verdampfung in dem Behälter und die Rückführung von kaltem Kondensat mit einer Temperatur von annähernd 4o°0 zu dem Schlamm in ihm erzeugt; auf diese Weise wird die Temperatur des Produktschlamms auf 8o°0 herabgesetzt. Diese Temperatur wird als ein Optimum für das Filtrieren unter einem mäßigen unteratmosphärischen Druck betrachtet, da die Flüssigkeit noch heiß genug ist, um die meisten der Nebenprodukte, insbesondere p-Carboxy!benzaldehyd, in Lösung zu halten, aber nicht zu heiß ist, daß sie während des Filtrierens in Dampf aufgeht.

Die Trenn- und Kühlarbeitsweise kann eine beträchtliche Abänderung erfahren. Beispielsweise kann der Niederdruckseparator 74 fortgelassen werden und der dem Hochdruckseparator 36 verlassende Schlamm kann durch θ±ηθ ein einziges Druckreduzierventil auf dem Weg zum Kühlbehälter 86 gehen, und der letztgenannte Kühlbehälter kann bei atmosphärischem Druck anstatt bei Vakuumdruck betrieben werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Kühlschlamm aus einem Behälter 86 durch die Bodenleitung Io2 abgezogen und durch eine Pumpe Io4,durch ein Rohr Io6, eine Leitung Io8 mit einem Ventil Ho, eine Leitung 112 und ein Ventil 114 auf dem Weg zu dem Vakuumfilter 116 gedrückt. In diesem Vakuumtrommelfilter werden die Terephthalsäurekristalle auf der zylindrischen

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Filteroberflache der Trommel abgesetzt und danaoh 'in einem späteren Stadium der Trommeldrehung mit einem Sprühstrahl aus einer Reihe von Düsen 118 von Umlaufessigsäure, die aus einer darauffolgenden Reinigungsstufe "stammt, gewaschen. Der gewaschene Produktkuchen wird aus dem Filter in üblicher Weise entfernt, und das flüssige Reaktionsmedium und die Waschsäure werden in der Leitung 12o abgezogen, die zu einer Mutterlaugentrommel (nicht dargestellt) führt, welche unter einem konstanten unteratmosphärischen Druck gehalten wird. Ein Teil dieser Essigsäuremutterlauge wird zu dem Beschickungsmischbehälter 2 rückgeführt und der Rest davon wird anderen Behandlungen zur Gewinnung von brauchbaren Komponenten unterworfen. Ein anderer Teil des gekühlten Produktschlamms kann aus dem Rohr 112 durch die Rückführleitung 122 zur Abgabe zu der Zweigrückfuhrleitung 88 zwecks Kühlung der in den Kühlbehälter 86 eintretenden Mischung abgezweigt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform geht der verhältnismäßig kühle Schlammstrom in der Rückführleitung 122 auch zu der Hochdruckpumpe 124, welche den Schlamm weiter längs einer Leitung 122 in die Zweigleitung 64 zur Einführung in den heißen Reaktionsproduktstrom in der Überführungsleitung 34, wie dies früher beschrieben ist, drückt.

Dieser rückgeführte Schlamm kann auch durch die Ventile 54 und 26 bzw. durch die Leitungen 56 und 28 in die unteren Teile eines oder beider der Reaktoren 3o und 6 als Kühlmittel ein-

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geführt werden, um diese Reaktoren auf der gewünschten Temperatur zu halten· Wenn diese Kühlarbeitsweise angewendet wird, werden die Reaktorkühlschleifen abgeschaltet, indem man die Ventile 24 und 52 und diejenigen in den Leitungen 14 und 42 schließt, oder es können die Kühlschleifen vollständig beseitigt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Produktschlamm auf einen Feststoffgehalt von annähernd 4o$ in einem Flüssigkeitszyklonenscheider ("clone") oder weniger zweckmäßig in einer Zentrifuge konzentriert, um die Rohproduktteilchen für die anfängliche Reinigung durch Auslaugen mit oder ohne vorheriges Filtrieren vorzubereiten; die Konzentrierungsvorrichtung gibt auch eine Umlaufflüssigkeit oder einen verdünnten Schlamm mit If₀ Feststoff konzentration ab. Eine solche Konzentration verbessert stark die Wirksamkeit der Filtrierung. Außerdem ist die Rückführflüssigkeit viel leichter und wirtschaftlicher zu handhaben und zu transportieren als ein 15$iger Schlamm insofern als besondere Pumpen nicht erforderlich sind, und dieser verdünnte Schlamm erzeugt beträchtlich weniger Abnutzung an den Ventilen und den anderen Teilen der Anlage. Wenn diese Rückführflüssigkeit dazu benutzt wird, die beiden Reaktoren zu kühlen, kann sie die Feststoffkonzentration des ReaktionsschjLamms von 15$ auf 3 bis 5$ nicht nur .in den beiden Reaktoren, sondern auch durch .das System hindurch mit den daraus sioh ergebenden Vorteilen herabsetzen.

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Um den 15$igen Produktschlamm in konzentriertem und verdünntem Schlamm auf diese Weise zu spalten,werden die Ventile Ho und 114 geschlossen und es geht der gekühlte Sohlamm von dem Behälter 86 durch das Rohr Io2, die Pumpe Io4, die Leitung Io6, dann in die Leitung 126, in der das zuvor geschlossene Ventil 128 jetzt in Offenstellung ist, auf dem Weg zu dem Flüssigkeitszyklonenscheider 13o,* wo er tangential in die breite ringförmige obere Kammer mit hoher Geschwindigkeit eintritt. Dies schafft einen Wirbel, in dem im wesentlichen die gesamten grösseren festen Teilchen (d.h. das meiste der Feststoffe auf Gewichtsbasis) gegen die Wand des Zyklonenscheiders durch Zentrifugalkraft geworfen werden, und diese Teilchen setzen sich schrauben- oder spiralförmig nach unten längs des konischen unteren Wandabschnitts zu dem Boden des Apparats ab. Die schwereren Teilchen werden von dem Bodenauslaß in einem konzentrierten Schlamm von verhältnismäßig kleinem Volumen über eine Leitung 132 durch eine geeignete Pumpe 134 für schweren Schlamm abgezogen und durch die Überführungsleitung 136 und das zuvor geschlossene Ventil 138, das sich jetzt in der Offenstellung befindet, in die Leitung 112 und dann zu dem Filter 116 gepumpt. Die Pumpe 134 ist eine solche mit variabler Kapazität, und ihre Arbeit wird sorgfältig geregelt, um nur einen schweren oder hochkonzentrierten Schlamm,der annähernd 4o Gew.$ Feststoffe enthält, von dem Boden des Flüssigkeitszyklonenscheiders 13o abzuziehen* Inzwischen steigt ein viel größeres Volumen von verdünntem Schlamm der feineren Teilchen mit einem Gehalt von

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nur 1 Gew.$ Feststoffen innerhalb des mittleren zylindrischen Abteils in dem oberen Teil des Zyklonenschaiders hoch. Dieser Strom wird über Kopf durch die Ausgangsleitung 14o durch eine Pumpe 142 abgezogen, welche die'Flüssigkeit durch ein Rohr und das jetzt offene Ventil 146 in die Leitung 112 und dann in die Rückführleitung 12o drückt, da das Ventil 114 jetzt geschlossen ist.

Die Rückführflüssigkeit oder der verdünnte Schlamm können in derselben Weise, wie dies früher für den normalen Produktschlamm angegeben worden ist, benutzt werden. Er bedingt jedoch weit weniger Handhabungsprobleme als der 15$ige Schlamm. Auf diese Weise kann er dazu verwendet werden, den Schlamm zu kühlen, der in den Behälter 86 eintritt, und/oder den Reaktionsausfluß zu kühlen, der in den Hochdruckseparator 36 eintritt; überdies kann die Rückführflüssigkeit durch Zweigrückführleitungen 28 und 56 geleitet werden, um entweder einen oder beide der Reaktoren zu kühlen und die Notwendigkeit der Betätigung von einer oder beiden ihrer Reaktorkühlschleifen zu vermeiden.

Die Kühlung der Reaktionsmischung, um eine gewünschte Reaktionstemperatur durch Rückführung von entweder 15$igem Produktschlamm oder eines; verdünnten Schlamms zu einem oder beiden der Reaktoren zu halten, liefert eine Anzahl von Vorteilen hinsichtlioh der Verschiebung des meisten oder der gesamten Kühlbelastung für das ganze Oxydationsverfahren im wesentlichen vollständig mit dem Kühlbehälter 86 verbundenen-Kondensator 92 (d.h. mit

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Ausnahme der geringen Kühlbelastungen der Rückflußkondensatoren 60 und 78). Nur Dampfphaaenmaterial erreicht den Kondensator 92 zum Abkühlen,und das sich ergebende Kondensat ist natürlich eine Flüssigkeit; es entstehen daher keine Probleme aus einer Blockierung des Kondensators oder einer schlechten Wärmeübertragung infolge der Anhäufung von Feststoffen in ihm. Andererseits kann das Absetzen von Feststoffen von Schlammen von 15$ Konzentration leicht im Betrieb der Kühler 2o und 48 der beiden Reaktorkühlschleifen eintreten, selbst wenn solche Schlamme nur wenige Grad bei jedem Durchgang durch die Kühler gekühlt werden. Kristallisierende Terephthalsäureteilchen sammeln sich an den abgekühlten Wärmeaustauschoberflächen mit einer dementsprechendei Abnahme der Wirksamkeit und Erhöhung der Pumpkosten, und solche Ablagerungen können schließlich die Wärmeaustauschrohre oder -durchgänge verstopfen, so daß diese Kühler abgeschaltet und in regelmäßigen Zwischenräumen gereinigt werden müssen.

Die Reaktoren können durch eine Kombination von indirekter Kühlung mit den Schleifenkühlern und direkter Kühlung mit Rückführschlamm gekühlt werden, um zu gestatten, daß die Reaktoren während längerer Zeitdauern zwischen Abschaltungen für die Reinigung der Kühler in Betrieb bleiben. Es kann auch eine Kühlung eines Reaktors mit Rückführschlamm in Intervallen angewendet werden, damit lediglich die Kühlschleife dieses Reaktors zum Reinigen abgeschaltet werden kann, ohne daß die Produktion in dem Reaktor angehalten-wird.

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Mit Rücksicht auf die Schwierigkeiten, die bei der Handhabung von verhältnismäßig konzentrierten Sohlammen mit einem Gehalt von z.B. lo$ oder mehr an Peststoffen in Betracht zu ziehen sind, werden besondere Vorteile bei der Rückführung eines verdünnten (l$igen) Schlamms zu irgendeinem der beiden Reaktoren, dem Separator 36 oder dem Kühlbehälter 86 verwirklicht, da der schwache oder verdünnte Schlamm dazu benutzt werden kann, einen typischen Reaktionsschlamm mit einem Feststoffgehalt von 15$ bis auf z.B. 3 oder 5$ zu verdünnen. Eine solche Verdünnung gestattet den'Ersatz von üblichen Pumpen an gewissen Stellen für besondere Schlammpumpen und setzt die früher erwähnte Wartung auf ein Minimum herab.

Bei einer anderen Ausführungsform unter Verwendung des FlüBsigkeitszyklonenscheiders 13o zur Konzentrierung des Schlamms ist es möglich, das Filter 116 fortzulassen und den schweren oder konzentrierten Schlamm in der Überführungsleitung 136 unmittelbar über ein Rohr 146♦ zu einem darauffolgenden Auslaugvorgang zur Reinigung abzugeben. Dieser Schlamm mit einer Konzentration von 4-ofo Feststoffen erfordert mehr durch- und durcherfolgendes laugen als der gewaschene Filterkuchen, der von dem Filter 116 erhalten wird, weil er gewöhnlich einen höheren Gesamtgekalt an Verunreinigungen hat. Nichtsdestoweniger setzt die Ausschaltung der Filtrierstufe die Kosten herab und vereinfacht das Verfahren, und diese Arbeitsweise ist wahrscheinlich besonders in solohen Fällen geeignet, in denen eine äußerst hohe Reinheit des Produkts keine primäre Erwägung ist,

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Pig. 2, die einen Schnitt durch die Mittellinie des ersten Reaktors 6 darstellt, zeigt die innere Anordnung und die Vorkehrungen, um den Reaktor frei von irgendwelchen Dampfräumen zu halten; der Reaktor 3σ hat im wesentlichen die gleiche Ausbildung· Die Beschickungsflüssigkeit für den Reaktor wird in den unteren Abschnitt von dem Rohr 4 eingelassen und daa oxydierende Gas, gewöhnlich unverdünnter Sauerstoff, wird über die Zweigzuführungsleitung Io zu der Verteilereinrichtung oder Brause 148 eingeführt, die mit einer großen Anzahl von Bodenöffnungen 15o von etwa 3 mm (o,12 inch) Durchmesser versehen ist. Diese Verteilereinrichtung verteilt den Sauerstoff in starkem Umfang in kleinen Blasen durch den Körper des flüssigen Reaktionsmediums hindurch. Der Gesamtfluß der flüssigen Reaktions mischung erfolgt von der Beschickungsleitung 4 nach oben in den Reaktor und aus diesem heraus durch die obere Abgabeleitung 32, welche sie zu dem zweiten Reaktor trägt; es ist daher kein Dampfraum in dem oberen Abschnitt oder sonstwo in dem Reaktor. Um gleichförmige Reaktionsbedingungen aufrechtzuerhalten und die erzeugten festen Teilchen in Suspension zu halten, ist ein gutes Rühren erwünscht; dies verhindert auch das Zusammenwachsen von kleinen Sauerstoffblasen zur Bildung irgendwelcher Dampfräume von wesentlichem Volumen in dem Reaktor. Eine geeignete . Vorrichtung zum Rühren ist in lig. 2 in der Form von drei umlaufanden Flügelrädern oder turbinenartigen Rührern 152 gezeigt, von denen ,jedes aue einer Mehrzahl (z.B. sechs) von flaohen ·»■

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Flügeln 154 beeteht, die an eine flache Scheibe 156 geschweißt sind, welche wiederum starr an der umlaufenden Welle 158 befestigt ist. Diese Welle erstreckt sich durch eine Stopfbüchse oder Stopfbüohsenpackung 16o (echematisch gezeigt) in der Oberseite des Reaktors 6 und wird durch übliche Antriebsmittel (nicht dargestellt) angetrieben.

Die Drehbewegung, die der flüssigen Reaktionsmischung durch das Flügelradrührwerk oder durch gewisse andere übliche Arten von Rührwerken erteilt wird, schafft wahrscheinlich Wirbel oder Wirbelströme an gewissen Stellen in einfachen zylindrischen Gefäßen, z.B. in der Nähe der Mitte des oberen Teils des Gefäßes. Diese, kreisförmige Bewegung in Kombination mit dem raschen Um- . lauf der Reaktionsmischung aus der Bodenleitung 14 durch die Kühlschleife und zurück in den Reaktor über das Rückführrohr sucht eine schrauben- oder spiralförmige Bewegung und einen wahrnehmbaren Wirbel an der Mitte des unteren Teils zu erzeugen. Solche Wirbel suchen, besonders wenn ein Gas durch das flüssige Medium dispergiert wird, Dampfräume von wesentlichem Volumen zu erzeugen, in denen Explosionen vorkommen könnten. Die allgemeine Drehung des Körpers der Flüssigkeit um eine senkrechte Achse wird jedoch in dem vorgesehenen Reaktor mittels radial angeordneter senkrechter Prallflachen 162, die an an dem Gehäuse des Reaktors angebrachten Trägern 164 befestigt sind, auf ein Minimum herabgesetzt.Bei der besonderen dargestellten

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Ausführungsform bestehen diese Prallflächen einfach aus flachen Metallstreifen, die beispielsweise etwa 75 'mm (3 inoh) breit und im Abstand von mehreren englischen Zoll von dem Gehäuse des Reaktors angeordnet sind. Vier o'der mehr solcher Prallflächen werden für die meisten Zwecke bevorzugt. Diese Prallflächen richten den Fluß der Flüssigkeit von den Rührwerksklingen in solcher Weise, daß hauptsächlich ein doppelter ringförmiger Umlauf in dem Bereich jedes Flügelrades 152 erzeugt wird, wie er durch das Paar von gebogenen Pfeilen 166 angedeutet ist, während die waagerechte Drehung der Flüssigkeit als ganzer Körper im wesentlichen aufgehoben wird. Diese Regelung der Bewegung der flüssigen Reaktionsmischung schaltet nicht nur praktisch die Bildung eines Wirbels an dem oberen Ende des Reaktors aus und setzt im wesentlichen die Neigung zu einer ähnlichen Wirbelbewegung an dem Boden herab, sondern erzeugt auch, wie anzunehmen ist, eine überlegene Mischwirkung gegenüber derjenigen, die ohne Prallflächen 162 erreichbar ist.

Die Neigung zur Bildung eines Wirbels in der Nähe des Reaktorbodens, der sich nach unten in die Bodenleitung 14 und nach oben in den Reaktor erstreckt, ist jedoch ziemlich stark; es sind daher zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen notwendig. Eine solche Wirbelbewegung ist ähnlich derjenigen, die man beim Ablassen von Wasser aus einer Badewanne beobachtet. Dieser Wirbel und der sich ergebende Leerraum oder Dampfraum kann dadurch ausgeschaltet werden, daß man einen Spiralfluß des' flüssigen Schlamms in dem

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Bereich des Einlasses zum Rohr 14 verhindert.· Es können verschiedene Vorrichtungen für diesen Zweck verwendet werden, welche gewöhnlich die Form von Prallflächen oder Flügelgebilden mit Fließrichtungsflügeln, die so gerichtet sind, daß sie einen maximalen Widerstand gegenüber Spiralfluß erteilen, annehmen können, insbesondere in einer Ebene senkrecht zu der gewünschten Fließrichtung und vorzugsweise derart, daß sie einem minimalen Widerstand gegenüber einem geraden oder nichtdrehenden Fluß bieten. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Flußrichtungsvorrichtung ein Kreuzleitkörper, der aus verhältnismäßig dünnen senkrechten Metallplatten 168 zusammengesetzt ist, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei sie ein Gebilde mit einem waagerechten Querschnitt in Form eines X erzeugen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, erstreckt sich dieser Kreuzleitkörper sowohl nach oben als auch nach unten, vorzugsweise über einen ähnlichen Abstand von dem Boden des, Reaktors, von dem der Leitkörper durch die Ansätze 17o an jedem Flügel 168 getragen wird. Obere Abschnitte 172 der Flügel sind zweckmäßig in der Nähe von den unteren Enden der Prallflächen 162 und vorzugsweise in Ausrichtung mit diesen angeordnet. Der Anschaulichkeit halber sind der Durchmesser des Rohrs 14 und das untere Ende des kreuzförmigen Leitkörpers in Fig. 2 etwas übertrieben dargestellt.

Fig. 3 ist ein sohematischer Längsschnitt einer Axialfluß-Prope.llerpumpe 16, die für den raschen Umlauf der Reaktionsmischung iäuroh die dem Reaktor 6 in Fig. l zugeordnete Kühlschleife

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geeignet ist; die Pumpe 44 ist gewöhnlich, von der gleichen Ausbildung. Diese Axialflußpumpe besteht im wesentlichen aus einem fünfflügeligen Propeller 174, der auf einer sich drehenden Welle 176 angeordnet ist, die durch eine Stopfbüchse 178 geht, die in dem Pumpengehäuse 18o angeordnet und mit einem außenliegenden elektrischen Motor (nicht dargestellt) gekuppelt ist. Das Pumpengehäuse 18o.hat die Porm eines gekrümmten Rohrs, das eine Biegung von annähernd 9o° bildet und vorzugsweise einen Durchmesser hat, 'der gleich demjenigen der Leitungen 14 und 18 ist, mit welchen es durch mit Bolzenschrauben verbundenen Planschen oder anderen geeigneten Mitteln verbunden ist. Der Propeller 174 hat eine ähnliche Ausbildung wie ein üblicher Schiffspropeller und die Leistung dieser Art von Pumpen ist derjenigen der üblichen Zentrifugalpumpe zum Handhaben mäßig schwerer Schlamme (Io bis 2o$ Peststoffe) der hier in Betracht kommen-

den Art überlegen.

Bs wird gewöhnlich ein verhältnismäßig hoher Umlauf durch die Reaktorkühlschleifen angewendet, um die Peststoffe in Suspension ohne Absetzen zu halten und auch wegen des anfangs geringen Abfalls von nur wenigen ⁰O in der Temperatur der Reaktionsmischung während jedes Durchgangs durch die Kühler 2o bzw. 48. Bei hohen Pumpgeaehwindigkeiten besteht eine ausgesprochene Neigung zur Hohlraumbildung oder zur Bildung eines wesentlichen Leerraums oder Dampfraums an dem Pumpensaugeinlaß oder in dessen Hähe infolge der Wirbelwirkung der Flüssigkeit an dieser Stelle.

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Diese Neigung wird durch die Gegenwart einer großen Anzahl durch die Reaktionsmischung dispergierter Gasblasen vergrößert, und der Dampf in einem solchen Dampfraum ist gewöhnlich von potentiell explosiver Art. Die unerwünschten Hohlräume oder Dampfräume können jedoch in verschiedener Weise ausgeschaltet oder wenigstens auf ein Minimum herabgesetzt werden. Es kann eine größere Pumpe mit einem Propeller von größerem Durchmesser, der mit einer niedrigeren Geschwindigkeit umläuft, zur Anwendung gelangen. Es ist jedoch gewöhnlich vorzuziehen, eine wirbe!verhindernde Einrichtung, wie sie beispielsweise durch den kreuzförmigen Leitkörper 182 dargestellt wird, an dem Saugende der Pumpe und in einem Abstand von nicht mehr als einigen englischen Zoll von dem Propeller 174 anzuordnen, dieser Wirbelbrecher arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die wirbelverhindernde Vorrichtung in Pig. 2 und ist aus einer Mehrzahl von z.B. vier flachen Metallflügeln zusammengesetzt, die an der Mitte miteinander vereinigt sind, wie dies bei den in Fig. 3 gezeigten waagerechten und senkrechten Flügeln der Fall ist. Diese Vorrichtung hat einen Querschnitt in der Form eines X und paßt eng.in das rohrförmige Pumpengehäuse 18o, an dem es durch irgendeine geeignete Arbeitsweise, z.B. durch Schweißen, befestigt werden kann· Um eine maximale Pumpenleistung zu erzielen, ist die Breite dieser Flügel 184 in der Richtung des Flüs- sigkeitaflusses zweckmäßig nicht größer als dies notwendig ist, um eine.Hohlraumbildung zu verhindern, weil sie den Reibungs-

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verlust erhöhen. Beispielsweise kann die Breite der Flügel zweckmäßig in der Größenordnung von Io bis 5o$ des Pumpengehäusedurchmessers liegen. Wenn notwendig oder erwünscht, können sowohl eine größere Pumpe als auch eine wirbelverhindernde Vorrichtung in Kombination benutzt werden.

Die größe Gefahr von Explosionen besteht in dem Oxydations-Reaktionssystem im allgemeinen und dem anfänglichen Reaktor insbesondere, da dort die Konzentration von sowohl oxydierendem Gas als auch potentiell verdampfbaren, nicht-umgesetzten Kohlenwasserstoffen am größten ist. Die hier beschriebenen Arbeitsweisen, um das gesamte Reaktionssystem voll von Flüssigkeit zu halten, einschließlich der· Beseitigung oder zum mindesten Herabsetzung irgendwelcher Wirbel, Strudel oder Hohlräume auf ein Minimum, die Dampfräume von beträchtlichem Volumen innerhalb des Flüssigkeitskörpers- verursachen könnten, sdiLießen im wesentlichen jede Möglichkeit· von Explosionen in diesem Abschnitt des Systems aus.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Oxydation von Kohlenwasserstoffen in flüssiger Phase, bei welchem ein gasförmiges Oxydationsmittel durch einen flüssigen Kohlenwasserstoff dispergiert wird, dadurch, gekennzeichnet, daß man ein mit Flüssigkeit gefülltes Reaktionssystem frei von irgendwelchem Dampfraum von wesentlichem Volumen hält, bis die Oxydation im wesentlichen zu dem gewünschten Ausmaß fortgeschritten ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man gasförmiges Material aus der flüssigen Phase der sich ergebenden Reaktionsprodukte in einer Trennzone unter nichtexplosiven Bedingungen in dem Dampfraum der Trennzone abtrennt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein inertes Gas, insbesondere ein Gas, das wenigstens einen vorwiegenden Anteil von Stickstoff enthält, in den Dampfraum in der Trennzone in einem Ausmaß einführt, das ausreicht, um darin ein im wesentlichen nicht entflammbares Dampfgemisch vorzusehen.

4. Verfahren nach Anspruch'2, dadurch gekennzeichnet,daß m; ein gasförmiges brennbares Mittel, insbesondere Butan, in flüssiger Form in den Dampfraum in der Trennzone in einem Ausmaß· ein führt, das ausreicht, um darin ein im wesentlichen nicht entflammbares Dampfgemisch vorzusehen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet, daß man die Reaktionsmischung kontinuierlich, in

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dem Reaktionssystem umlaufen läßt und den Pluß der Mischung in ihm so lenkt, daß Leerräume von wesentlichem Volumen in der Mischung ausgeschaltet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß man den Pluß der Reaktionsmiachung an vorbestimmten Stellen in einen im wesentlichen geradlinigen Pluß durch Pließrichtungsflügel lenkt, die so gerichtet sind, daß sie einen wesentlichen Widerstand gegen spiral- und/oder schrau benförmigen Pluß erteilen.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Kohlenwasserstoff aus p-Xylol besteht und das Oxydationsprodukt davon Terephthalsäure ist.

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