DE2612797A1 - Verfahren zum umwandeln von alkenen in sauerstoffhaltige derivate derselben - Google Patents

Verfahren zum umwandeln von alkenen in sauerstoffhaltige derivate derselben

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alkene
hydrochloric acid
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Leonard Griffith
Shinya Ochiai
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/30Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with halogen containing compounds, e.g. hypohalogenation
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Description

  • Verfahren zum Umwandeln von Alkenen
  • in sauerstoffhaltige Derivate derselben Die Erfindung betrifft die Umwandlung von Alkenen, besonders niederen Alkenen und insbesondere Äthylen, in Carbonylderivate, wie Acetaldehyd (wenn das Alken Äthylen ist) und Ketone (wenn das Alken Propylen oder ein höheres Alken ist) nach einem zweistufigen Verfahren, bei dem das Alken (in der ersten Verfahrensstufe) mit einer wässrigen sauren Lösung eines Oxidationskatalysators umgesetzt wird, die ein Edelmetall (besonders Palladium) zusammen mit einem Kupfer(II)-chlorid aufweisenden Redoxkatalysator enthält, und die Carbonylverbindung dann von der verbrauchten Katalysatorlösung getrennt wird, welche letztere (in der zweiten Verfahrensstufe) mit einem sauerstoffhaltigen Gas (in typischer Weise Luft) reoxidiert wird, bevor sie im Kreislauf in die erste Verfahrensstufe für die Umwandlung weiterer Mengen von Alken zurückgeführt wird.
  • Obwohl die Umwandlung von Äthylen in Acetaldehyd gegenwärtig die wichtigste technische Ausführungsform des Verfahrens ist, kann das Verfahren auch zur Umwandlung anderer Alkene, besonders niederer Alkene, insbesondere zur Umwandlung von Alkenen mit bis etwa 6 Kohlenstoffatomen, in die entsprechenden Ketone angewandt werden. So kann z.B. Propylen in Aceton übergeführt werden, während Buten-(1) und Buten-(2) in Methyläthylketon übergeführt werden können.
  • Dieses Verfahren ist z.B. in einer Arbeit von Dr. J. Smidt in "Chemistry and Industry" (13. Januar 1962), Seite 54-61, beschrieben. Diese Arbeit beschreibt sowohl das zweistufige Verfahren, auf das sich die Erfindung bezieht, als auch ein-eng damit verwandtes einstufiges Verfahren, das ohne gesonderte Reoxidationsstufe für den Katalysator arbeitet und weniger eng mit der Erfindung zusammenhängt.
  • Die Einzelheiten des Reaktionsmechanismus sind für die Erfindung mit einer Ausnahme nicht von Belang: Diese Ausnahme liegt darin, dass die Bildung von chlorhaltigen Nebenprodukten, die im Zuge der Produktgewinnung bei der Reinigung ständig von dem Reaktionsproduktgemisch abgezogen werden, zu einer kontinuierlichen Erschöpfung des Chloridgehaltes der Katalysatorlösung führt, die ihrerseits eine verminderte Aktivität des Katalysators (d.h. eine verminderte Produktivität je Raumeinheit des Alkenoxidationsreaktors) zur Folge hat, so dass der Chloridgehalt der Katalysatorlösung häufig durch Zusatz von Salzsäure ergänzt werden muss. Diese Ergänzungssäure in der wässrigen Lösung wird herkömmlicherweise einem Nebenstrom beigemischt, der von dem Hauptstrom der aus der Reoxidationsstufe des Verfahrens kommenden und der Alkenoxidationsstufe zugeführten, oxidierten Katalysatorlösung abgezweigt wird. Dieser Nebenstrom wird im Gemisch mit Ergänzungssalzsäure durch eine 1Katalysatorregenerier"-zone geleitet, in der nicht nur die frische Säure der Lösung zugesetzt wird, sondern auch das erhitzte Gemisch aus Katalysatorlösung und Salzsäure bei erhöhter Temperatur (z.B. etwa 1600 C) reagieren gelassen wird, um gewisse unerwünschte organische Nebenprodukte einschliesslich von Oxalaten zu zersetzen. Gegebenenfalls kann das Verfahren ohne gesonderte Katalysatorregenerierzone durchgeführt werden, in welchem Falle die Ergänzungssalzsäure einfach der erschöpften Katalysatorlösung zugesetzt wird, die der Katalysatorreoxidationsstufe des Verfahrens zugeführt wird.
  • Im Interesse des höchsten chemischen Wirkungsgrades soll die Zusammensetzung der Katalysatorlösung bekanntlich innerhalb enger Grenzen gehalten werden; in der bisherigen Praxis war es jedoch nötig, die Zusammensetzung der Lösung stärker schwanken zu lassen, als es erwünscht ist. Die Katalysatorlösung hat nämlich eine solche Beschaffenheit, dass sie sich nicht ohne weiteres für eine schnelle kontinuierliche chemische Stromanalyse eignet, derzufolge Feineinstellungen der Zusammensetzung in der Erzeugungsanlage leicht und schnell durchgeführt werden können. Kontinuierliche Stromanalysiergeräte für Chlor-oder Kupferionen in dieser Lösung sind nicht erhältlich. Deshalb hat man bisher gewöhnlich von Zeit zu Zeit eine herkömmliche chemische Analyse durchgeführt, an. die sich eine ziemlich lang andauernde Einstellung der. Salzsäureströmung nach einer Art von Näherungsverfahren anschloss, um den fortgesetzten Verlust von Chlorionen aus dem System auszugleichen und die Katalysatorzusammensetzung konstant zu halten.
  • Die soeben beschriebene Methode der Einregelung der Salzsäureströmung leidet unter zwei Mängeln. Insoweit sie nämlich zu einer Unterbehandlung führt, ergibt sich daraus eine mangelnde Ausnutzung des Alkenoxidationsreaktors. Eine solche mangelnde Ausnutzung, unter der im vorliegenden Zusammenhang der Betrieb mit etwa 90 % oder weniger der maximalen Reaktorkapazität zu verstehen ist, ist bei diesem besonderen Verfahren von aussergewöhnlicher Bedeutung, da die stark korrosive Natur der Katalysatorlösung die Verwendung einer Ausrüstung bedingt, die aus Titan besteht oder mit Titan ausgekleidet ist, so dass, mehr als bei vielen anderen chemischen Verfahren, eine mangelnde Ausnutzung der Reaktionsvorrichtung einen wesentlichen wirtschaftlichen Nachteil bedeutet. Andererseits hat auch eine Uberbehandlung - im Gegensatz zur Unterbehandlung - unzulässige Folgen. Insbesondere führt auch die Uberbehandlung zur Verminderung der Aktivität des Katalysators zu einem solchen Ausmaß, dass es zu einem schnellen "Umkippen" der Reaktion mit plötzlicner Abnahme des Umwandlungsgrades und einem entsprechenden Anstieg in der Menge des Alkens kommt, welches ohne Umwandlung durch den Reaktor hindurchgeht.
  • Bisher war der Betrieb der Anlage bei dem Alkenoxidationsverfahren durch periodisches "Umkippen" gekennzeichnet, das durch das Arbeiten mit zu viel oder zu wenig Salzsäure verursacht wurde, so dass die Produktivität des Reaktionssystems selbst bei gewissenhaftester Sorgfalt um einen Betrag in der Grössenordnung von 10 % oder mehr unter dem maximalen Leistungsvermögen blieb.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Prozeßsteuerungssystem zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe die Produktivität des Reaktors bei einem Verfahren der oben beschriebenen Art, bei dem ein Alken mit einer wässrigen Lösung eines Edelmetalls, besonders Palladium, und eines Redoxkatalysators, insbesondere Kupferchlorid,' in einem zweistufigen System von rohrförmigen Reaktoren, von denen der erste ein Alkenoxidationsreaktor ist, während der zweite ein Reaktor für die Reoxidation der Katalysatorlösung ist, in dem die Katalysatorlösung mit einem sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft, reoxidiert wird, zu einem Carbonylderivat oxidiert wird, sich leicht auf ihrer optimalen Höhe halten lässt.
  • Der Erfindung liegt die besondere Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige und wirksame Methode zur Steuerung der Chlorwasserstoffzuführungsgeschwindigkeit zu einer Katalysatorregenerierzone zur Verfügung zu stellen, die in Verbindung mit einem Katalysatorreoxidationssystem betrieben wird, welches einen Teil eines zweistufigen Verfahrens, wie oben beschrieben, zum Oxidieren eines niederen Alkens, wie Äthylen, zu einem Carbonylderivat, wie Acetaldehyd, bildet.
  • Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass man die höchste Aktivität der Katalysatorlösung und Produktivität des Alkenoxidationsreaktors erzielt, wenn der Salzsäuregehalt der Katalysatorlösung sich auf einer solchen Höhe befindet, dass jede Verminderung in der Säurekonzentration zu einer Ausfällung von Kupfer(I)-chlorid führt, und dass der durch die Unterbehandlung mit Säure verursachte Kupfer(I)-chloridniederschlag zu einer Erhöhung des Druckgefälles in dem Alkenoxidationsreaktor führt (d.h. dass dieser Niederschlag zu einer Erhöhung des hydraulischen Druckabfalls infolge des Vollsetzens des rohrförmigen Reaktors mit ausgefallenen Feststoffen führt), die eine solche Grösse hat, dass sie sich durch geeignete Druckmessgeräte messen lässt, so dass Schwankungen in dem Reaktordruckgefälle als Eingangsinformation für die Prozesssteuerung verwendet werden können, gemäss der die Salzsäureeinspritzgeschwindigkeit durch herkömmliche Strömungssteuerorgane gesteuert wird. Dies bedeutet: Der Salzsäurezusatz wird direkt in Abhängigkeit von dem Druckabfall im Reaktor auf eine solche Geschwindigkeit eingeregelt, dass die Katalysatorlösung an oder sehr nahe dem Punkt der beginnenden Feststoffausfällung bleibt. Nach diesem Verfahren lässt- sich die Zusammensetzung der Katalysatorlösung über lange Zeiträume hinweg sehr genau steuern, ohne dass die Lösung häufig analysiert zu werden braucht.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die sich besonders gut für die Oxidation von Äthylen zu Acetaldehyd eignet, wird die Rate des Abströmens von nicht-umgesetztem Alken in den permanenten Gasen, die aus dem Produktgewinnungssystem des Verfahrens abgezogen werden, ebenfalls überwacht (indem die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase kontinuierlich gemessen und gleichzeitig die Alkenkonzentration mit einem herkömmlichen kontinuierlichen Stromanalysiergerät überwacht wird), und die Geschwindigkeit des Abströmens von nicht-umgesetztem Alken (die Alkenabzugsgeschwindigkeit) wird zusammen mit dem bereits oben erörterten Druckabfall im Reaktor ebenfalls als Eingangs information für die Prozeßsteuerung verwendet. Es wurde gefunden, dass die Alkenabzugsgeschwindigkeit steigt, wenn d ie S als die Salzsäurezusatzgeschwindigkeit zu hoch ist, ebenso wie der Druckabfall im Reaktor steigt, wenn die Salzsäurezusatzgeschwindigkeit zu niedrig ist, so dass man die günstigste Reaktorproduktivität erzielt, wenn man die Salzsäurezusatzgeschwindigkeit so einregelt, dass sie zwischen einer unteren Grenze, die durch das Ansteigen des Druckabfalls im Reaktor angezeigt wird, und einer oberen Grenze liegt, die durch das Ansteigen der Alkenabzugsgeschwindigkeit angezeigt wird, welche sich bei einer gegebenen Durchsatzgeschwindigkeit von Katalysatorlösung und Alken durch den Alkenoxidationsreaktor einstellen. Obwohl diese.Ausführungsform der Erfindung besonders auf die Oxidation von Äthylen zu Acetaldehyd anwendbar ist, lässt sie sich auch leicht auf die Oxidation von anderen Alkenen anwenden, die so flüchtig sind, dass sie sich aus der Produktgewinnung in Form eines Gasstroms austragen lassen, der sich leicht messen und kontinuierlich mit herkömmlichen Analysiergeräten analysieren lässt.
  • So sind z.B. Propylen und die Butylene in dieser Beziehung flüchtig genug.
  • Obwohl die Erfindung am leichtesten in Verbindung mit dem Betrieb des Alkenoxidationsreaktors bei konstanten Durchsatzgeschwindigkeiten von Katalysatorlösung und Alken verständlich ist, lässt sie sich auch unter Bedingungen anwenden, unter denen diese Geschwindigkeiten variieren.
  • Das zweistufige Alkenoxidationsverfahran, auf das sich die Erfindung bezieht, ist schematisch in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt. In der nachfolgenden Beschreibung wird Äthylen als Alken verwendet, und als Reaktionsprodukt entsteht Acetaldehyd; jedoch kann man auch andere Alkene, besonders niedere Alkene mit beispielsweise bis zu etwa 6 Kohlenstoffatomen im Molekül, zu den entsprechenden Ketonen oxidieren.
  • Eine Oxidationskatalysatorlösung in Form einer wässrigen Lösung von Palladium(II)-chlorid, Kupfer(II)-chlorid und Salzsäure, die aus dem Abscheider 10 durch Leitung 2 abgezogen wird, wird mit Äthylen, welches durch Leitung 1 zugeführt wird, gemischt, und das Gemisch strömt durch den Alkenoxida-0 tionsreaktor 3 bei einer Temperatur von etwa 110 C unter einem Druck von etwa 11 ata. Die Katalysatorlösung enthält etwa 6 mMol/l Palladium(II)-chlorid, 1000 mMol/l Kupfer(II)-chlorid, 100 mMol/l Kupfer(I)-chlorid und 8 Gewichtsprozent Essigsäure und besteht zum Rest-aus Wasser. Ferner enthält die Lösung geringe Mengen von organischen Reaktionsnebenprodukten, die durch die Produktgewinnungsanlage und die Katalysatorregenerierungsanlage hindurchgegangen sind.
  • In dem Alkenoxidationsreaktor wird das Äthylen mit einem Umwandlungsgrad je Durchgang von nahezu 100 % zu Acetaldehyd oxidiert, während gleichzeitig mindestens ein Teil des Kupfer(II)-chlorids, das zusammen mit dem Palladium(II)-chlorid als Redoxkatalysator wirkt, chemisch zu Kupfer(I)-chlorid reduziert wird. Daher ist das aus dem Alkenoxidationsreaktor abströmende Produkt eine wässrige Lösung, die Salzsäure, Kupferchloride und Palladium enthält, welches letztere als Chlorid, als PdO oder als Gemisch aus beiden vorliegen kann. Ferner ist eine gewisse Menge von Gasen vorhanden, die alles etwa nichtumgesetzte Äthylen sowie alle permanenten Gase enthalten, die sich bei der Reaktion gebildet haben. Ferner sind geringe Mengen von gelösten Reaktionsnebenprodukten, wie Chloracetaldehyden, Oxalationen usw., anwesend.
  • Das soeben beschriebene Reaktionsprodukt wird durch das Drosselventil 4 ausgetragen, welches an oder nahe dem Auslassende des Reaktors einen konstanten Gegendruck aufrechterhält. Das Drosselventil 4 mündet in den Abtriebsturm 5 ein, in dem Acetaldehyd und andere flüchtige Reaktionsprodukte zusammen mit permanenten Gasen, wie Äthylen, aus der Katalysatorlösung abgetrieben werden.
  • Die abgetriebenen flüchtigen Stoffe gelangen von dem Abtriebsturm durch Leitung 6 in die Produktgewinnungs- und Reinigungsanlage 18, die in der Zeichnung der Einfachheit halber als Rechteck dargestellt ist, in Wirklichkeit aber eine komplizierte Anlage von Destillationstürmen usw. ist, in der das Rohproduktgemisch in Acetaldehyd (der durch Leitung 20 abgezogen wird), einen Abgasstrom (der durch Leitung 19 abgezogen wird) und Kreislaufwasser zerlegt wird (welches zusammen mit Frischwasser, welches nach Bedarf zugeführt wird, um den Wasservorrat in dem Reaktionssystem konstant zu halten, durch Leitung 7 zum Abtriebsturm zurückgeführt wird). Auch flüchtige Reaktionsnebenprodukte, z.B. chlorhaltige organische Verbindungen, gelangen durch Leitung 6 in die Produktgewinnungsanlagebund werden schliesslich von dem Acetaldehyd getrennt und verworfen.
  • Einzelheiten der Produktgewinnungsanlage sind für die Erfindung ohne Belang, mit der Ausnahme, dass (a) permanente Gase einschliesslich Äthylen schliesslich durch Leitung 19 derart ausgetragen werden, dass ihre Erzeugungsgeschwindigkeit gemessen und ihr Äthylengehalt kontinuierlich analysiert werden kann, und (b) der Bestand an Katalysatorlösung in dem Reaktionssystem im wesentlichen konstant gehalten wird, indem man Wasser aus der Produktgewinnungsanlage durch Leitung 7 im Kreislauf zurückführt und/oder Frischwasser mit solcher Geschwindigkeit zusetzt, dass die aus dem Abtriebsturm durch Leitung 6 abgezogene Wassermenge ausgeglichen wird.
  • Wie bereits erwähnt, werden in dem Abtriebsturm 5 flüchtige und gasförmige Stoffe von dem aus dem Reaktor 3 ausgetragenen Reaktionsprodukt abgetrieben. Wenn bei dem Verfahren Äthylen in Acetaldehyd übergeführt wird, arbeitet der Turm bei einem konstanten Druck von ungefähr 1,5 ata. Die hinterbleibende Katalysatorlösung, die aus dem Sumpf des Abtriebsturms durch Leitung 8 abgezogen wird, ist eine wässrige Lösung von Salzsäure, Palladium, Kupfer(I)- und Kupfer(II)-chlorid sowie nicht-flUchtigen Reaktionsnebenprodukten, wie Oxalaten und nicht-flüchtigen chlorhaltigen organischen Verbindungen. Diese chemisch reduzierte erschöpfte Katalysatorlösung wird mit Luft oder einem sonstigen sauerstoffhaltigen Gas gemischt und durch den Katalysatorreoxidationsreaktor 9 geleitet, wo das in dem Katalysator enthaltene Kupfer(I)-chlorid beim Durchgang durch den Reaktor 9 im Gleichstrom mit Sauerstoff zu der Kupfer(II)-form reoxidiert wird. Der Reaktor 9 arbeitet bei etwa 12 ata 0 und 115 C in Gegenwart von so viel Sauerstoff, dass alle eingeführten Kupfer(I)-salze zu der Kupfer(RI)-form oxidiert werden.
  • Die aus dem Reaktor 9 ausströmende reoxidierte Katalysatorlösung gelangt in den Gas-Flüssigkeitsabscheider (Sauerstoffabscheider) 10, der in typischer Weise bei einem konstanten Druck von etwa 11 ata arbeitet. Überschüssiger Sauerstoff und etwaige inerte Gase, wie Stickstoff, werden aus dem Abscheider 10 durch Leitung 11 abgezogen, während die reoxidierte Katalysatorlösung, die nun frei von Gasen ist, durch Leitung 12 abgezogen wird.
  • Die aus dem Abscheider durch Leitung 12 abgezogene Lösung wird in einen Hauptstrom, der durch Leitung 2 zum Alkenoxidationsreaktor zurückgeleitet wird, und einen Nebenstrom aufgeteilt, der durch Leitung 13 zusammen mit Salzsäure, die durch Leitung 14 mit gesteuerter Geschwindigkeit zugesetzt wird, zu dem Katalysatorregenerierungsreaktor 15 umgeleitet wird.
  • Einzelheiten des Betriebs des Regenerierungsreaktors 15 liegen ausserhalb des Rahmens der Erfindung, mit der Ausnahme, dass 0 dieser Reaktor bei etwa 160 C und 13 ata arbeitet, um die durch Säure zersetzbaren Reaktionsnebenprodukte einschliesslich insbesondere des Oxalatrestes zu zersetzen und der Katalysatorlösung so viel Salzsäure zuzusetzen, dass das aus dem System durch Leitung 6 in den flüchtigen Reaktionsprodukten, die aus dem Produkt des Alkenoxidationsreaktors abgetrieben werden, abgezogene Chlorid ersetzt wird. Die aus dem Regenerierungsreaktor ausgetragene, mit Säure behandelte Katalysatorlösung wird durch Leitung 16 zum Reoxidationsreaktor 9 zurückgeleitet.
  • Sowohl der Reoxidationsreaktor 9 als auch der Alkenoxidationsreaktor 3 sind langgestreckte, röhrenförmige Reaktoren, die aus einer Reihe von vertikal gerichteten Rohren zusammengesetzt sind, die miteinander durch U-Bögen zu einem langgestreckten Reaktionsweg für das durch sie im Gleichstrom hindurchströmende Gemisch -aus Flüssigkeit und Gasen-verbunden sind. Typische Flüssigkeitsdurchsatzgeschwindigkeiten durch jeden dieser Reaktoren liegen in der Grössenordnung von 2,75 m3/sec/m2 Rohrquerschnitt. In Anbetracht der stark korrosiven Natur der Katalysatorlösung sind die Reaktoren sowie andere mit der Katalysatorlösung in Berührung kommende Vorrichtungsteile aus Titan gefertigt oder mit Titan ausgekleidet.
  • Beim Betrieb des soeben beschriebenen Systems werden in dem Abscheider 10, am Auslassende des Reaktors 3 und im Abtriebsturm 5 konstante Drücke innegehalten. Diese Drücke sind in Fig. 1 neben den Zeichen für die Druckmess- oder vorzugsweise Druckmess- und -übertragungsgeräte mit P1, P2 bzw. P3 bezeichnet. Ferner wird die Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten und Gasen durch die Reaktoren 9 und 3 so konstant wie möglich gehalten, und auch das Volumen der Katalysatorlösung in der Gesamtanlage wird konstant gehalten, indem man die Wasserverluste, z.B. über Leitung 7, ausgleicht.
  • Die Erfindung beruht in erster Linie auf der Steuerung der Zufuhrgeschwindigkeit der Salzsäure durch Leitung 14 auf Grund von beobachteten Schwankungen des Druckgefälles im Alkenoxidationsreaktor 3, die durch Änderungen der beobachteten Differenz zwischen P1 und P2 gemessen werden. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird die Geschwindigkeit der Säurezufuhr ausserdem teilweise auf Grund der beobachteten Schwankungen in der Abströmungsgeschwindigkeit der alkenhaltigen Abgase durch Leitung 19 gesteuert. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Geschwindigkeit der Säurezufuhr selbst dann, wenn die Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung durch den Reaktor 3 variiert, dadurch gesteuert, dass in den Steuerungsplan ein Ausgleich für die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung einbezogen wird, der auf Grund der Differenz zwischen P2 und P3 in Kombination mit dem beobachteten Öffnungsgrad des Drosselventils 4 vorgenommen wird.
  • Der Grundgedanke der Erfindung liegt in der Beobachtung, dass man eine maximale Aktivität des Katalysators und Produktivität des Alkenoxidationsreaktors erzielt, wenn man den Salzsäuregehalt der Katalysatorlösung so genau wie möglich auf diejenige Höhe einstellt, unterhalb deren es in dem Alkenoxidationsreaktor zur beginnenden Ausfällung von Feststoffen (d.h.
  • Kupfer(I)-chlorid) kommt, und dass in einem solchen Reaktor, wenn er bei oder nahe seinem maximalen Ausstoß arbeitet, ein solcher Feststoffniederschlag zu einer Erhöhung des Druckgefälles im Reaktor (d.h. einer Erhöhung des hydraulischen Druckabfalls infolge des Vollsetzens des Inneren des Reaktors mit Feststoffen) führt, die so gross ist, dass sie sich durch geeignete Geräte messen und als Eingangsinformation für die Prozeßsteuerung durch einen Strömungsregler verwenden lässt, der die Salzsäure-Einspritzgeschwindigkeit in den Katalysatorregenerierungsreaktor so steuert, dass die Säurezuführungsgeschwindigkeit über dem Wert liegt, bei dem es zur Ausfällung von Feststoffen kommt. Wenn die untere Grenze des Säurezusatzes, wie soeben beschrieben, durch das Druckgefälle im Reaktor gesteuert wird, kann man ferner eine obere Grenze für die Säurezuführungsgeschwindigkeit auf Grund der Abzugsgeschwindigkeit von nicht-umgesetztem Alken durch Leitung 19 bei einer gegebenen Alkendurchsatzgeschwindigkeit durch den Reaktor 3 festsetzen. Ein zu grosser Überschuss an zugesetzter Salzsäure macht sich durch den Beginn einer steigenden Tendenz in der Alkenabzugsgeschwindigkeit bemerkbar. Auf diese Weise wird es möglich, die Salzsäurezuführungsgeschwindigkeit auf dem günstigsten Wert zu halten, indem man sich der einfachen physikalischen Parameter des Druckgefälles im Alkenoxidationsreaktor und der Alkenabzugsgeschwindigkeit bedient, ohne dass es erforderlich ist, häufige chemische Analysen der Katalysatorlösung, stöchiometrische Berechnungen und anschliessende periodische Einregelungen der Säureströmungsgeschwindigkeit vorzunehmen, die einen Zeitverlust bedeuten und die Gefahr von Störungen des Reaktorbetriebs im Verlaufe dieser Einregelungen mit sich bringen.
  • Halbquantitativ ausgedrückt, wurde gefunden, dass die Anwendung der Prozeßsteuerungsmethode gemäss der Erfindung im Vergleich zu der bisher üblichen Methode des periodischen Analysierens der Katalysatorlösung und des Wiedereinstellens derselben auf Grund der analytischen Ergebnisse eine Erhöhung der Produktivität des Alkenoxidationsreaktors um etwa 10 % sowie eine Vereinfachung der Arbeit des Betriebspersonals unter Vermeidung periodischer Störungen im Reaktorbetrieb ermöglicht.
  • Bei der obigen Erklärung der Grundgedanken der Erfindung wird angenommen, dass das Reaktordruckgefälle und die Alkenabzugsgeschwindigkeit bei konstanten Bedingungen der Durchsatzgeschwindigkeiten von Alken und Katalysatorlösung durch den Reaktor gemessen werden. Es ist jedoch nicht wesentlich, dass diese Strömungsgeschwindigkeiten absolut genau konstant gehalten werden; denn es wurde gefunden, dass Schwankungen in der Durchsatzgeschwindigkeit durch den Reaktor durch Änderungen im Öffnungsgrad des Drosselventils 4 ausgeglichen werden können, wenn dieses sich unter Bedingungen von schwankender Durchsatzgeschwindigkeit so einstellt, dass in dem Alkenoxidationsreaktor ein konstanter Gegendruck aufrechterhalten wird und der Austrag aus dem Reaktor in den unter konstantem Druck stehenden Abtriebsturm 5 erfolgt. Diese Arbeitsweise beruht auf dem Gedanken eines in bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit der Katalysatorlösung kompensierten Reaktordruckgefälles M, dessen Schwankungen durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden können: iM = Cl[(PlP2)C2FR)1 , (I) in der M das in bezug auf Schwankungen in der Durehsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung kompensierte Druckgefälle im Reaktor, (P1-P2) das tatsächlich gemessene Druckgefälle im Reaktor, FR die Durchsatzgeschwindigkeit der Lösung durch den Reaktor, C1 und C2 positive Konstanten und Q eine Änderung des betreffenden Parameters der Gleichung bedeuten.
  • Gleichung I gilt besonders unter Bedingungen nur geringer Abweichung von den Arbeitsbedingungen eines sauberen Reaktors, nämlich unter Bedingungen, auf oder nahe denen die Arbeitsweise des Alkenoxidationsreaktors nadh der Steuerungsmethode gemäss der Erfindung gehalten wird0 In dieser Gleichung bezieht sich der Parameter FR direkt auf die Stellung, d.h. den Öffnungsgrad, des Drosselventils 4, da der Öffnungsgrad dieses Ventils eine direkte Funktion der Austragegeschwindigkeit aus dem Reaktor ist. Daher ist die Ausgangsleistung irgendeines geeigneten tJbertragungsgera'tes, das den Öffnungsgrad des Drosselventils misst, ein direktes Anzeichen für die Austragegeschwindigkeit des Reaktionsproduktes aus dem Alkenoxidationsreaktor, und die tatsächliche volumetrische Strömungsgeschwindigkeit braucht für Steuerungszwecke nicht bekannt zu sein. Dies ist besonders wertvoll, weil es, da mitunter Feststoffe vorhanden sind, sehr schwierig ist, die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit des Reaktionsprodukts jederzeit mit herkömmlichen Geräten zu messen. Es ergibt sich daher, dass der Zusatz von Salzsäure zu dem Katalysatorregenerierungsreaktor mit solcher Geschwindigkeit, dass der Wert von iM in Gleichung I auf 0 gehalten wird, die Folge hat, dass die Salzsäurekonzentration hoch genug gehalten wird, um die Ausfällung von Feststoffen im Alkenoxidationsreaktor zu verhindern, und dass dies auch dann erreicht werden kann, wenn der Durchsatz durcb den Alkenoxidationsreaktor von einem konstanten Wert abweicht.
  • Ebenso wie der Parameter FR in Gleichung I nicht direkt bekannt zu sein braucht, d.h. die durch ein geeignetes Gerät gemessene und vorzugsweise sowohl gemessene als auch übertragene Stellung des Drosselventils als Steuenxngsparameter verwendet werden kann, ohne dass man die tatsächliche volumetrische Strömungsgeschwindigkeit kennt, ist es auch unnötig, P1 und P2 direkt zu kennen. Im Grunde ist für einen automatischen Steuerungsplan nicht mehr erforderlich, als dass die Ausgangsinformationen geeigneter Geräte, die die Drücke P1 und P2 messen, als Eingangs informationen für herkömmliche Steuergeräte zur Verfügung stehen. Die Ausgangs info rmationen, wie die Ausgangsinformation des Gerätes, das den Öffnungsgrad de Drosselventils misst, können z.B. pneumatische Ausgangsleistungen von pneumatischen Anzeige- oder Steuergeräten sein, oder sie können elektrische Ausgangsinformationen, wie Spannungen, sein, die von geeigneten elektrischen oder elektronischen Geräten, vorzugsweise Übertragungsgeräten, ausgesandt werden. Selbst einfache mechanische Verbindungen können verwendet werden; jedoch werden elektrische oder pneumatische Übertragungsgeräte bevorzugt.
  • Vorstehend wurden Mittel zur Verarbeitung der Reaktordrücke und der Austragegeschwindigkeit des Reaktionsproduktes beschrieben, mit denen sich Gleichung I befasst, die die Bedingungen beschreibt, die im Zusammenhang mit den Druckgefällen im Alkenoxidationsreaktor gesteuert werden müssen, und die wiederum, wie oben erläutert, mit der unteren Steuerungsgrenze für die Zuführungsgeschwindigkeit der Salzsäure zu dem Verfahren in Beziehung stehen. Nachstehend wird die Steuerung der oberen Grenze der Zuführungsgeschwindigkeit der Salzsäure erörtert, die nicht mit dem Druckgefälle im Reaktor, sondern mit der Abzugsgeschwindigkeit von nicht-umgesetztem Alken aus der Produktgewinnungsanlage des Verfahrens durch eine geeignete Abzugsleitung, z.B. Leitung 19, in Beziehung steht, durch welche die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase kontinuierlich, z.B. durch einen anzeigenden und vorzugsweise einen übertragenden Strömungsmesser, - gemessen werden kann, während der Alkengehalt durch ein kontinuierliches Stromanalysiergerät ebenfalls überwacht wird.
  • Wie bereits erwähnt, ist die günstigste Salzsäurekonzentration in der Katalysatorlösung diejenige, bei der jede weitere Abnahme der Salzsäurekonzentration zur Bildung eines Feststoffniederschlages im Alkenoxidationsreaktor führt (was sich durch ein erhöhtes Druckgefälle anzeigt). Wenn der Salzsäuregehalt der Lösung über diese günstigste Höhe steigt, findet natürlich keine Änderung des Druckgefälles im Reaktor statt, so dass dieser Parameter zum Anzeigen einer zu hohen Konzentration wlbrauchbar ist. Es wurde aber beobachtet, dass, wenn die Säurekonzentration über diesen günstigsten Wert hinaus ansteigt, der Umwandlungsgrad des Alkens im Alkenoxidationsreaktor absinkt, so dass bei einer gegebenen Durchsatzgeschwindigkeit von Alken und Katalysatorlösung durch den Reaktor eine zu hohe Salzsäurekonzentration sich durch einen merklichen Anstieg in der Alkenabzugsgeschwindigkeit kundtut, die auf dem Auftreten erhöhter Mengen von nicht-umgesetztem Alken im Reaktionsprodukt beruht. Dadurch wird es möglich, die Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit zwischen einer unteren Grenze, die durch eine Erhöhung des Druckgefälles im Reaktor angezeigt wird, und einer oberen Grenze einzuregeln, die durch eine Erhöhung der Alkenabzugsgeschwindigkeit angezeigt wird, und man kann sich einer automatischen Betriebskontrolle bedienen, um die Säurezufuhrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von zwei Signalen zu steuern, nämlich (a) der Alkenabzugsgeschwindigkeit und (b) dem Druckgefälle im Reaktor (welches, wie oben erläutert, in bezug auf Schwankungen in der Katalysatordurchsatzgeschwindigkeit kompensiert werden kann). Was die Alkenabzugsgeschwindigkeit anbelangt, wird der Alkenoxidationsreaktor normalerweise mit einem solchen Alkendurchsatz betrieben, dass indem Abgas nur eine kaum nachweisbare Alkenkonzentration beobachtet wird, wenn die Salzsäurekonzentration sich auf der Höhe befindet, die der beginnenden Feststoffausfällung entspricht. Es ist natürlich möglich, unter solchen Bedingungen zu arbeiten, dass in dem Abgas überhaupt kein Alken-nachweisbar ist; unter diesen Bedingungen arbeitet der Reaktor jedoch nicht bei seiner maximalen Leistungsfähigkeit. Gewöhnlich betreibt man den Reaktor vorzugsweise mit einer solchen Alkendurchsatzgeschwindigkeit, dass das Abgas ungefähr 5 bis 15 Volumprozent Alken (z.B. Äthylen) enthält. Wenn man die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit des Abgases und seinen Alkengehalt unter diesen Bedingungen beobachtet, erhält man eine für eine zufriedenstellende Arbeitsweise typische, vorteilhafte Grundalkenabzugsgeschwindigkeit, und nachfolgende Erhöhungen in der Geschwindigkeit über diese Grundgeschwindigkeit hinaus können im Rahmen der Erfindung zu Kontrollzwecken als Anzeichen dafür verwendet werden, dass die gewünschte obere Grenze der Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit erreicht oder überschritten worden ist. Ein gewisser mäßiger Anstieg in der Alkenabzugsgeschwindigkeit über diejenige hinaus, die unter den günstigsten Bedingungen beobachtet wird, bedeutet nicht, dass der Reaktor plötzlich betriebsunfähig geworden ist; man kann die Alkenabzugsgeschwindigkeit vielmehr um einen mäßigen Betrag über diejenige hinaus ansteigen lassen, die unter den günstigsten Bedingungen beobachtet wird, ohne dass es zu einer ernsten Verfahrensstörung kommt; es ist jedoch zu empfehlen, dass ein solches Ansteigen der Alkenabzugsgeschwindigkeit innerhalb der Empfindlichkeitsgrenzen der zur Verfügung stehenden Geräte nach Möglichkeit vermieden wird. Jedenfalls ist es besonders empfehlenswert, die Alkenabzugsgeschwindigkeit so zu steuern, dass sie unterhalb derjenigen Geschwindigkeit liegt, bei der der Abgasstrom 0,5 96 des dem Alkenoxidationsreaktor zugeführten Alkens in unveränderter Form enthält.
  • In bezug auf die obige Erörterung der-Alkenabzugsgeschwindigkeit als Faktor zur Steuerung der Salzsäurezufuhrgeschwindig keit ist zu bemerken, dass, wenn höhere Alkene, wie Pentene und Hexene, zu den entsprechenden Carbonylderivaten oxidiert werden, das durch den Alkenoxidationsreaktor unverändert durchgehende Alken oder ein Teil desselben, das anschliessend durch Leitung 6 der Produktgewinnungsanlage 18 zugeführt wird, bei normalen Temperaturen und Drücken nicht dampfförmig, sonden flüssig ist und daher schliesslich aus der Produktgewinnungsanlage nicht als Abgas, sondern als flüssiger Alkenstrom ausgetragen wird. Geringe Schwankungen in der Strömungsgeschwindigkeit eines dampfförmigen Materials lassen sich zwar leichter messen als solche eines flüssigen Materials (da die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes viel höher ist); jedoch kann im Sinne der Erfindung auch die Strömungsgeschwindigkeit eines aus- der Produktgewinnungsanlage abströmenden flüssigen Alkens kontinuierlich überwacht und für die Steuerungsmethode gemäss der Erfindung verwendet werden, ebenso wie die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases überwacht und als Faktor für die Steuerung verwendet wird, wenn ein normalerweise gasförmiges Alken, wie Äthylen, oxidiert wird.
  • Zur Festlegung der grundlegenden Verfahrens drücke und Strömungsgeschwindigkeiten, die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung gesteuert werden, sind die folgenden Verfahren zu empfehlen: Was die Temperaturen, Drücke, Raumströmungsgeschwindigkeiten im Alkenoxidationsreaktor und die Grundzusammensetzung des Katalysators anbelangt, sind diese bereits aus der Technik der katalytischen Alkenoxidationsverfahren bekannt und, obwohl sie vorstehend kurz erörtert worden sind, liegen ihre optimalen h'erte ausserhalb des Rahmens der Erfindung, die sich nur auf eine Steuerungsmethode bezieht, mit deren Hilfe die optimale Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit innegehalten wird.
  • Was nun die Bestimmung-des Druckgefälles in einem 'sauberen" oder "nicht vollgesetzten" Reaktor anbelangt,. - die die untere Steuerungsgrenze der Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit bestimmt, besteht die erste zu empfehlende Stufe darin, das Druckgefälle im Alkenoxidationsreaktor zu bestimmen, das sich einstellt, wenn der Reaktor bekanntermaßen frei von inneren Feststoffablagerungen ist, und wenn die Durchsatzgeschwindigkeiten von Katalysatorlösung und Alken die gewünschten Höhen aufweisen, die aufrechterhalten werden sollen. Dies kann erfolgen, indem man den Alkenoxidationsreaktor zunächst unter Bedingungen von Temperatur, Druck, Zusammensetzung der Katalysatorlösung und Durchsatzgeschwindigkeit von Katalysatorlösung und Alken in Betrieb nimmt, wie sie üblicherweise in dem Verfahren angewandt werden, und sie dann anschliessend, falls erforderlich, folgendermaßen einregelt: Während der Reoxidationsreaktor für die Katalysatorlösung gleichzeitig in Betrieb ist und von dem Sauerstoffabscheider ein Nebenstrom abgezogen und mit einer geeigneten Geschwindigkeit, z.B. in einer Menge von etwa 1 % der aus dem Sauerstoffabscheider abgezogenen Lösung, durch den Katalysatorregenerierungsreaktor geleitet wird, beginnt man mit dem Zusatz von Salzsäure zu dem dem Regenerierungsreaktor zugeführten Nebenstrom mit einer Geschwindigkeit, von der man aus Erfahrung weiss, dass sie etwas geringer ist als diejenige, die' typischerweise erforderlich ist, um den Verlust an flüchtigen Chloriden in der Produktgewinnungsanlage des Verfahrens auszugleichen.
  • Wenn die Salzsäure mit dieser Geschwindigkeit zugesetzt wird, lässt man die Anlage weiterarbeiten, wobei man das Druckgefälle im Alkenoxidationsreaktor, also die. Druckdifferenz zwischen den Punkten P1 und P2 von Fig. 1, ständig beobachtet.
  • Das so beobachtete anfängliche Druckgefälle wird als das Druckgefälle im-Reaktor unter "sauberenn Reaktorbedingungen bei den anfänglichen Strömungsgeschwindigkeiten von Katalysatorlösung und Ausgangsalken verzeichnet. Die Geschwindigkeit der Salzsäure zufuhr zu diesem Zeitpunkt wird ebenfalls als Grundgeschwindigkeit der Salzsäurezufuhr verzeichnet, die nachfolgend je nach Bedarf wieder eingeregelt wird.
  • So wird die Arbeitsweise fortgesetzt, bis man einen Anstieg im Druckgefälle in dem Reaktor beobachtet; unter typischen Arbeitsbedingungen lässt sich bei einem gesamten Druckgefälle m Reaktor, bestimmt zwischen den Punkten P1 und P2, von unge-2 fähr 0,7 kg/cm2 in einem etwa 180 m langen Alkenoxidations-2 reaktor ein Anstieg im Druckgefälle von etwa 0,035 kg/cm2 zuverlässig feststellen.
  • Wenn die anfänglich gewählte Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit so hoch ist, dass das Druckgefälle im Reaktor nicht steigt, wird die Grundgeschwindigkeit der Salzsäurezufuhr stufenweise verringert, bis man zu einer Grundgeschwindigkeit kommt, bei der nach etwa 5- oder 6-stündigem Betrieb des Reaktors ein Anstieg des Druckgefälles stattfindet.
  • Sobald man einen Anstieg im Druckgefälle des Reaktors beobachtet hat, steigert man die Geschwindigkeit der Salzsäurezufuhr zu dem Katalysatorregenerierungsreaktor in aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen um grössenordnungsmässig 10 96 oder weniger, bis man eine Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit erreicht hat, bei der das Druckgefälle im Reaktor zu sinken beginnt.
  • Diese Säurezufuhrgeschwindigkeit wird innegehalten, bis keine weitere Abnahme im Druckgefälle beobachtet wird, woraus sich ergibt, dass die inneren Oberflächen des Reaktors keine festen Ablagerungen mehr aufweisen.
  • Die obige Folge von Arbeitsvorgängen wird wiederholt, d.h. die Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit wird herabgesetzt, bis das ;Druckgefälle zu steigen beginnt, worauf man die Säurezufuhrgeschwindigkeit wieder erhöht, bis das Druckgefälle wieder die Reinheit des Reaktors anzeigt, wobei die aufeinanderfolgenden Einregelungen der Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit zwischen immer engeren oberen und unteren Grenzen vorgenommen werden, bis man nach diesem Näherungsverfahren zu derjenigen Salzsäure zufuhrgeschwindigkeit gelangt, die gerade ausreicht, um den Beginn des Ansteigens des Druckgefälles zu verhindern.
  • Wenn man nach dem obigen Verfahren die endgültige Salzsäurezufuhrgeschwidigkeit und Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung erreicht hat, wird erforderlichenfalls die Alkenzufuhrgeschwindigkeit eingeregelt, bis in dem Abgasstrom mit Hilfe herkömmlicher chemischer oder physikalischer Analysenmethoden eine geringe Menge von restlichem nicht-umgesetztem Alken, aber wirklich nur eine geringe Menge, nachgewiesen werden kann. Typische gute Arbeitsbedingungen erhält man, wenn der Abgasstrom ungefähr 5 Volumprozent Alken (z.B. Äthylen) enthält.
  • Wenn die Arbeitsbedingungen, wie oben beschrieben, eingestellt worden sind, werden die Grundwerte aller Strömungsgeschwindigkeiten der gesamten Alkenoxidationsreaktoranlage und der Katalysatorregenerierungsanlage verzeichnet, und auch das Druckgefälle im Reaktor und vorzugsweise die Stellung des Drossel- -ventils 4 sowie die Geschwindigkeit der Einführung von Salzsäure in den Katalysatorregenerierungsreaktor werden verzeichnet. Für den maximalen Ausstoß des Alkenoxidationsreaktors können alle Strömungsgeschwindigkeiten in dem System in direktem Verhältnis zueinander weiter- eingeregelt werden, bis man eine Bedingung erreicht hat, bei der, selbst wenn die Säurezufuhrgeschwindigkeit, bestimmt durch Wiedereinregelung in Abhängigkeit von Änderungen in dem Druckgefälle im Reaktor, wie oben beschrieben, den richtigen Wert hat, der Alkengehalt des Abgasstroms trotzdem anzusteigen beginnt, woraus sich ergibt, dass der Gesamtdurchsatz durch den Reaktor eine Höhe erreicht hat, bei der das zur Verfügung stehende Reaktorvolumen nicht mehr ausreicht. Alle Verfahrensströmungsgeschwindigkeiten und Drücke, die sich einstellen, unmittelbar bevor dieses Anzeichen für die Erreichung der maximalen Leistungsfähigkeit des Reaktors beobachtet wird, werden als eingeregelte, maximale Grundwerte verzeichnet, die bei der nachfolgenden Steuerung des Verfahrens bei maximaler Produktivität verwendet werden sollen.
  • Zu diesem Zeitpunkt, d.h. wenn alle maßgebenden Verfahrensströmungsgeschwindigkeiten und Drücke einschliesslich der Arbeitsweise des Abtriebsturms 5 bei seinem herkömmlichen normalen Arbeitsdruck sich auf der gewünschten Höhe befinden, können die in Gleichung I erscheinenden Konstanten bestimmt werden. Hier ist zu bemerken, dass die tatsächlichen Zahlenwerte dieser Konstanten für die Durchführung der Erfindung in ihrem weiteren Sinne nicht bekannt zu sein brauchen, wenngleich eine derartige Information auch wertvoll ist. Besonders wertvoll ist es, Werte für die Konstanten zur Steuerung des Verfahrens unter Bedingungen zur Verfügung zu haben, unter denen die Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung durch den Oxidationsreaktor schwankt und man-infolgedessen in dem Prozeßsteuerungsplan ein Reaktordruckgefälle verwenden muss, das in bezug auf Schwankungen der Durchsatzgeschwindigkeit durch den Reaktor kompensiert ist. Die Werte der Konstanten werden bestimmt, indem man die Strömungsgeschwindigkeit der Katalysatorlösung für eine kurze Zeitdauer, z.B. 1 oder 2 Minuten, um einen gewissen Betrag, z.B. 15 5', nach oben oder nach unten von der Grundströmungsgeschwindigkeit abweichen lässt und P1, P2, P3 und die Stellung des Drosselventils 4 beobachtet, die sich aus jeder Bedingung geänderter Durchsatzgeschwindigkeit durch den Reaktor ergeben. Hierdurch erhält man eine ausreichende zahlenmässige Informätion für die Berechnung der Konstanten, bei der man jedes System von innerlich verträglichen Einheiten verwenden kann. So kann man sich z.B.
  • gegebenenfalls des tatsächlichen Druckes und der tatsächlichen offenen Fläche in dem Drosselventilhals oder aber der tatsächlichen Drücke in Verbindung mit dem Betrag der linearen Bewegung des Drosselventilschafts bedienen. Da es der einzige Zweck der letzten Analyse ist, eine Abweichung von dem gewünschten Zielwert des Druckgefälles im Reaktor zu verhindern, ist es auch möglich und zweckmässig, eine Gruppe von Konstanten zu bestimmen, die z.B. einfach als Grössen der Ausgangssignale der Ubertragungsgeräte ausgedrückt sind, die die drei Drücke und die Stellung des Drosselventils messen.
  • Die Abzugsgeschwindigkeit des Abgases durch Leitung 19 ist zwar für die Prozeßsteuerung wichtig, steht aber zu der Bestimmung der Konstanten C1 und C2 nicht in Beziehung, mit der Ausnahme, dass die Abgasgeschwindigkeit, wenn die Konstanten bestimmt werden, etwa die Höhe haben soll, von der zu erwarten ist, dass sie ein normales gutes Arbeiten des Reaktors kennzeichnet. Wenn also die Konstanten bestimmt werden, soll die Abgasgeschwindigkeit nicht so hoch sein, dass das Druckgefälle im Reaktor und der Öffnungsgrad des Drosselventils zu stark durch die Strömung einer anormal hohen Gasmenge durch das System beeinflusst werden.
  • Sobald man nach den obigen Bestimmungsmethoden zu den Grunddaten für Strömungsgeschwindigkeiten und Drücke gelangt ist, kann das Verfahren entweder mit minimaler Gerätebestückung oder mit hochgradiger Automatisierung durchgeführt werden.
  • Bei der Arbeitsweise mit minimaler Gerätebestückung arbeitet man vorzugsweise einfach mit konstanter Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung durch den Alkenoxidationsreaktor und steuert die Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den beobachteten Werten des Druckgefälles im Reaktor und der Alkenabzugsgeschwindigkeit zwischen einer unteren Grenze, deren Erreichung durch eine Erhöhung des Druckgefälles im Reaktor angezeigt wird, und einer oberen Grenze, deren Erreichung durch einen merklichen Anstieg in der Alkenabzugsgeschwindigkeit angezeigt wird. Auf diese Weise können die Strömungsgeschwindigkeiten gegebenenfalls von Hand gesteuert werden, wobei man sich einfacher Geräte zur Überwachung der Verfahrensdrücke P1 und P2 und zur Steuerung des Druckes P3 auf einen konstanten Wert bedient.
  • Die Anwendung der Erfindung unter Bedingungen, unter denen die Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung nicht konstant bleibt, ist leichter verständlich, wenn man den Grad des Vollsetzens des Reaktors durch einen Index I wiedergibt, der mathematisch durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: = = a2X - bny (11) = ai(P1-P2) - b2[(P2 P3)V] In der obigen Gleichung bedeutet X das Druckgefälle im Alkenoxidationsreaktor, Y ist die Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung, P1 P2 und P3 sind die in der Zeichnung dar- -gestellten-Verfahrensdrücke, a und b sind positive Konstanten, der Index V zeigt die Bedingungen an, die sich bei einer gegebenen Stellung des Drosselventils am Aus last des Reaktors einstellen, und n bedeutet einen Zuwachs des betreffenden Parameters.
  • Die Bedeutung dieses Index I und seine Beziehung zu den anderen Parametern der Gleichung II (die, wie man sieht, zur Glei--chung I in Beziehung steht) ergibt sich aus Fig. 2, in der die Linien V und V' Bedingungen darstellen, die sich bei zwei verzschiedenen Stellungen des Drosselventils einstellen, während tdie Linien I und I' Bedingungen darstellen, die sich bei zwei tverschiedenen Graden des Vollsetzens des Reaktors einstellen (so kann z.B. die Linie I Bedingungen wiedergeben, die sich einstellen, wenn der Reaktor frei von festen Ablagerungen ist, während I' Bedingungen wiedergibt, die sich einstellen, wenn sich feste Ablagerungen in dem Reaktor befinden, die einen Anstieg des Druckgefälles im Reaktor zur Folge haben). Die in Fig. 2 dargestellten Linien sind gerade Linien und beziehen sich daher auf eine sehr geringe Änderung der zu erörternden Parameter; Änderungen beispielsweise in der Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung über einen weiten Bereich hinweg würden in Fig. 2 durch gekrümmte Linien dargestellt werden müssen.
  • Betrachtet man die Arbeitsweise bei konstanten Durchsatzgeschwindigkeiten von Katalysatorlösung und Alken durch einen reinen Reaktor, und nimmt man an, dass der Wert von P3 konstant bleibt, wie es normalerweise der Fall ist, dann bleibt das Drosselventil in einer Stellung, und eine gegebene Katalysatordurchsatzgeschwindigkeit ist einem bestimmten Druckgefälle im Reaktor zugeordnet. Diese Bedingung ist durch den Schnittpunkt der Linien V und I des Diagramms der Fig. 2 dargestellt.
  • Nimmt man nun an, dass die Durchsatzgeschwindigkeit der Lösung erhöht wird, die inneren Oberflächen des Reaktors jedoch rein bleiben, so öffnet sich das Drosselventil, und die Bedingungen entsprechen dem Schnittpunkt der Linien I und V'. Wenn man die Durchsatzgeschwindigkeit des Katalysators noch stärker erhöht und der Katalysator dabei in reinem Zustande bleibt, ergibt sich eine Bedingung, die durch den Schnittpunkt der Linien I und V" wiedergegeben wird (die Linie V" stellt eine dritte Stellung des Drosselventils dar). Wie man sieht, ist es auf diese Weise möglich, ein Diagramm anzufertigen, das die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des Drosselventils und der Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung durch den reinen Alkenoxidati onsreaktor wiedergibt.
  • Betrachtet man nun Bedingungen, die sich einstellen, wenn sich Feststoffe in dem Reaktor abgelagert haben, die zu einem Anstieg des Druckgefälles führen, so sieht man, dass eine solche Bedingung in dem Diagramm durch die untere der beiden horizontalen gestrichelten Linien angegeben wird, die zeigt, dass bei konstanter Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung die Vollsetzung des Reaktors mit festen Abscheidungen den Index zu einem Punkt verschiebt, der in dem Diagramm durch den Schnittpunkt der Linie I' mit der unteren horizontalen gestrichelten Linie wiedergegeben wird. In diesem Falle öffnet sich das Drosselventil bis zu einer Stellung zwischen V und V'.
  • Nimmt man nun eine Bedingung an, bei der sich Feststoffe im Reaktor abgelagert haben und gleichzeitig die Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung erhöht ist, dann sind die Bedingungen gemäss Fig. 2 die folgenden: Die Arbeitsweise unter den Bedingungen des neuen Vollsetzungsindex entspricht der Linie I>. Die Erhöhung der Durchsatzgeschwindigkeit des Katalysators wird durch den Zuwachs 9Y angegeben, und die Erhöhung des Druckgefälles im Reaktor wird durch den Zuwachs iX angegeben. Wie man sieht, würden die Bedingungen so sein, wie sie sich in Fig. 2 aus dem Schnittpunkt der oberen hori-Ltalen gestrichelten Linie und der Linie I ergeben, wenn nur die Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung zugenommen hätte, der Reaktor jedoch rein geblieben wäre; jede Verschiebung der Arbeitsbedingungen in den Bereich rechts von der Linie I der Fig. 2 hinein bedeutet eine Abscheidung von Feststoffen im Reaktor und zeigt im vorliegenden Zusammenhang die Notwendigkeit der Erhöhung der Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit an, um die Bedingungen von Strömungsgeschwindigkeit, Druckgefälle und Ventilstellung wieder auf die-Jenigen der Linie I zurückzuführen. Wie man sieht, ist die genaue Abgrenzung der Bedingungen der Volisetzung des Reaktors1 wie sie z.B. durch Linie I' wiedergegeben sind, nicht notwendig; sie ist jedoch wertvoll für die Anzeige des Grades, zu dem die Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit kurzzeitig erhöht werden soll; wesentlich ist nur, zu wissen dass die Bedingungen sich von der Linie I nach rechts verschoben haben.
  • Es ist möglich, Prozeßsteueningsvorrichtungen, z.B. elektronische Geräte, zu bauen, die die Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung, das Druckgefälle im Reaktor und die Stellung des Droszelventils messen und auf Grund dieser Eingangsinformationen den Zusatz von Salzsäure zu dem Katalysatorregenerierungsreaktor auf eine solche Geschwindigkeit einregeln, dass jede merkliche Abweichung des Index I von den Bedingungen des "reinen Reaktors" korrigiert wird. Ebenso ist es möglich, zusätzlich auf an sich bekannte Weise eine Übersteuerung einzubauen, die durch die Alkenabzugsgeschwindigkeit betätigt wird und die Zufuhr von Salzsäure in solchem Überschuss verhindert, dass die Abzugsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet. So kann selbst bei schwankender Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung die Säurezufuhrgeschwindigkeit zwischen einer unteren Grenze, die durch einen Anstieg des Index I angezeigt wird, und einer oberen Grenze gesteuert werden, die durch einen Anstieg der Alkenabzugsgeschwindigkeit über einen vorgegebenen gewünschten Wert hinaus angezeigt wird, wobei die optimale Produktivität des Reaktors innegehalten wird, und ohne dass es zu Verfahrensstörungen kommt.
  • Die Alkenabzugsgeschwindigkeit ist das mathematische Produkt aus zwei Faktoren, nämlich (a) der Strömungsgeschwindigkeit des, z.B. durch Leitung 19, ausgetragenen Abgasstromes, der sich durch einen volumetrischen Strömungsmesser messen lässt, und (b) der Alkenkonzentration dieses Stroms, die durch einfache chemische Analyse (z.B. durch Analyse auf ungesättigte Verbindungen) bestimmt werden kann, jedoch vorzugsweise mit einem kontinuierlichen Stromanalysiergerät bestimmt wird, das sich z.B. der Infrarotspektroskopie bedient und ein Ausgangssignal erzeugt, das zur direkten Prozeßsteuerung verwendet werden kann. Es sind Multiplikationsgeräte bekannt, die kontinuierlich das Ausgangssignal eines Abgasströmungsmessers und das Ausgangssignal eines kontinuierlichen Stromanalysiergerätes empfangen, die beiden miteinander multiplizieren und ein Ausgangssignal übertragen können, welches derjenigen Alkenabzugsgeschwindigkeit äquivalent ist, die die obere Grenze für die Steuerung der Säurezufuhrgeschwindigkeit festsetzt.
  • Beispiel In der in Fig. 1 schematisch dargestellten Vorrichtung wird Äthylen zu Acetaldehyd oxidiert. Der Alkenoxidationsreaktor wird bei etwa 1100 C und einem Druck von etwa 11 ata betrieben, während der Reoxidationsreaktor für die Katalysatorlösung bei etwa 1150 C und 12 ata betrieben wird. Der Abtriebsturm arbeitet bei 1,5 ata und der Katalysatorregenerierungsreaktor 15 bei 1600 C und 13 ata. Der Sauerstoffabscheider wird unter einem Druck P1 von 11,5 ata gehalten. Der Druck P2 am Aus last des Alkenoxidationsreaktors schwankt etwas mit den Vollsetzungsbedingungen im Alkenoxidationsreaktor, wie- nachstehend beschrieben wird.
  • Die Produktgewinnungsanlage, in der die flüchtigen Produkte einschliesslich Acetaldehyd, die vom Kopf des Abtriebsturms abgezogen werden, in ihre Bestandteile zerlegt werden, ist so geplant, dass alle permanenten Gase einschliesslich des nichtumgesetzten Äthylens durch einen Strömungsmesser ausgetragen werden; ausserdem ist dafür gesorgt, dass das Abgas auf seinen Äthylengehalt analysiert wird.
  • Beim Betrieb der Anlage wird der gesamte Bestand an Katalysatorlösung in dem System durch-2usatz von Wasser nach Bedarf konstant gehalten, um Wasserverluste in der Produktgewinnungsanlage auszugleichen.
  • Die dem Alkenoxidationsreaktor zugeführte Katalysatorlösung hat ungefähr die folgende Zusammensetzung: Bestandteil Konzentration Kupfer 1100 mMol/l Chlorid 1700 mMol/l Palladium 6 mMol/l Essigsäure 10 Gew.-96 Wasser Rest Je cm2 Querschnitt des Alkenoxidationsreaktors werden ungefähr 1710 kg Katalysatorlösung Je Stunde zusammen mit 5,37 kg Äthylen von 99-prozentiger Reinheit je Stunde in den Reaktor eingeleitet. Unter diesen Bedingungen beträgt das Druckgefälle in dem-Alkenoxidationsreaktor 0,42 kg/cm2, gemessen an der Druckdifferenz zwischen dem Sauerstoffabscheider und dem Auslassende des Alkenoxidationsreaktors, zu einem Zeitpunkt, zu -dem bekannt ist, dass der Reaktor frei von festen Ablagerungen ist. Die Abgas-Abzugsgeschwindigkeit beträgt ungefähr 1523 m3/h/m2 Reaktorquerschnitt, wobei das Abgas ungefähr 5 Volumprozent Äthylen enthält.
  • Verbrauchte (d.h. chemisch reduzierte) Katalysatorlösung, die aus dem Sumpf des Abtriebsturms abgezogen wird, wird kontinuierlich im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit in den Katalysatorreoxidationsreaktor zurückgeleitet, mit der die frische Katalysatorlösung dem Alkenoxidationsreaktor zugeführt wird. Ungefähr 30 % des in der dem Reoxidationsreaktor zugeführten verbrauchten Lösung enthaltenen Kupfers liegen in einwertiger Form vor. Je Kilogramm verbrauchter Lösung, die dem Reoxidationsreaktor zugeführt wird, werden ungefähr 12,5 Nl Luft beigemischt und im Gleichstrom mit der Katalysatorlösung zwecks Reoxidation der darin enthaltenen Katalysatorbestandteile, zeB des Kupfers, durch den Reoxidationsreaktor geleitet.
  • Aus dem Sauerstoffabscheider werden permanente Gase, vorwiegend Stickstoff und unverbrauchter Sauerstoff, abgezogen, und die reoxidierte Katalysatorlösung wird vom Boden des Abscheiders abgenommen, wobei 99 % dieser reoxidierten Lösung zum Alkenoxidationsreaktor zurückgeleitet werden, während das restliche 1 96 zu der Katalysatorregenerierungsanlage umgeleitet wird. Derjenige Teil der Lösung, der zu der Katalysatorregenerierungsanlage umgeleitet wird, wird mit ungefähr 0,1 kg 59 prtzentiger wässriger Salzsäure je Kilogramm umgeleiteter Katalysatorlösung gemischt. Nach dem Durchgang durch den Katalysatorregenerierungsreaktor wird das Gemisch aus regenerierter Katalysatorlösung und Salzsäure zum Katalysatorreoxidationsreaktor zurückgeleitet, wie es sich aus Fig. 1 ergibt.
  • Nach ungefähr 5-stündigem Betrieb macht sich ein Anstieg des Druckgefälles im Alkenoxidationsreaktor bemerkbar, der an der Differenz zwischen P1 und P2 festgestellt-wird. Zu diesem Zeitpunkt hat sich die Abgas-Abzugsgeschwindigkeit nicht wesentlich geändert; aber der Anstieg des Druckgefälles im Alkenoxidationsreaktor- von ungefähr 0,035 kg/cm2 über das Grunddruckgefälle hinaus, welches verzeichnet wird, wenn der Reaktor bekanntermaßen frei von festen Ablagerungen ist, zeigt, dass in dem Reaktor eine Ablagerung von Feststoffen stattgefunden hat. Sobald dieser Anstieg im Druckgefälle festgestellt wird, wird die Zufuhrgeschwindigkeit der Salzsäure zu der Katalysatorregenerierungsanlage um etwa 2,5 erhöht. Diese erhöhte Geschwindigkeit des Salzsäure zusatzes wird inne gehalten, bis nach etwa einer Stunde das Druckgefälle im Alkenoxidationsreaktor wieder auf den normalen (für einen reinen Reaktor charakteristischen) Wert gesunken ist.
  • Nach ungefähr einstündigem Betrieb bei erhöhter Salzsäurezuführungsgeschwindigkeit auf Grund des erhöhten Druckgefälles im Reaktor wird ein Anstieg in der Alkenabzugsgeschwindigkeit festgestellt, der eine Uberbehandlung mit Salzsäure anzeigt.
  • Obwohl die Gesamtabzugsgeschwindigkeit von Abgas nicht wesentlich zugenomaen hat, steigt der Äthylengehalt des Abgases auf etwa 7 %. Wenn dieser Anstieg im Äthylengehalt des Abgases festgestellt wird, wird die Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit um etwa 2 % gesenkt, und nach einer Stunde sinkt der Äthylengehalt des Abgases auf seinen ursprünglichen Grundwert.
  • Auf diese Weise wird der Betrieb fortgesetzt, wobei die Salzsäurezufuhrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Anstieg des Druckgefälles im Alkenoxidationsreaktor erhöht und in Abhängigkeit von einem Anstieg der Abgasentwicklungsgeschwindigkeit vermindert wird, und die Vorrichtung wird ungefähr 3 Monate lang ohne Verfahrensschwierigkeiten bei hohem chemischem Wirkungsgrad und hoher Durchsatzgeschwindigkeit in Betrieb gehalten. Der mittlere Wirkungsgrad für die Erzeugung von Acetaldehyd ist um etwa 2 96 höher als derjenige, der früher auf Grund von periodischer chemischer Analyse der Katalysatorlösung und anschliessender Einregelung der Konzentrationen nach den Analysenergebnissen erzielt wurde.

Claims (9)

  1. Patentansprüche Verfahren zum Umwandeln von Alkenen in sauerstoffhaltige Derivate derselben, bei dem man ein Alken im Gleichstrom mit einer sauren Oxidationskatalysatorlösung, die ein Edelmetall als Oxidationskatalysatur, Kupfer(II)-ionen und Chlorionen enthält, durch einen langgestreckten röhrenförmigen Reaktor leitet, das Alken in dem Reaktor mit der Katalysatorlösung zu einem Reaktionsprodukt oxidiert, das vorwiegend das sauerstoffhaltige Derivat im Gemisch mit der in chemisch reduziertem Zustande befindlichen Katalysatorlösung enthält, das Reaktionsprodukt in Fraktionen zerlegt, zu denen (a) eine sauerstoffhaltige Produktfraktion und (b) eine Fraktion von reduzierter Katalysatorlösung gehört, die das Edelmetall und Kupfer in reduzierter Form enthält, die reduzierte Katalysatorlösung mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas zwecks Uberführung des darin enthaltenen Kupfers in die zweiwertige Form reoxidiert und die reoxidierte Katalysatorlösung zwecks Oxidation weiterer Mengen von Alken in den langgestreckten Reaktor zurückleitet, wobei die Katalysatorlösung durch Bildung chlorhaltiger Reaktionsnebenprodukte ständig an Chlorid verarmt, so dass der Chloridgehalt der Katalysatorlösung durch Zusatz von Salzsäure vor der Reoxidation ergänzt werden muss, dadurch gekennzeichnet, dass man die katalytische Aktivität der Oxidationskatalysatorlösung auf optimaler Höhe hält, indem man ständig das innere Druckgefälle überwacht, das sich in dem Reaktor bei einer gegebenen Austragegeschwindigkeit des Reaktionsproduktes ausbildet, und die Geschwindigkeit des Salzsäure zusatzes zu der Katalysatorlösung in Abhängigkeit von Schwankungen im Druckgefälle derart steuert, dass das Druckgefälle im wesentlichen auf einer Höhe konstant bleibt, die für den Reaktor charakteristisch ist, wenn sein Inneres frei von Feststoffablagerungen ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Steuerung vornimmt, indem man (a) die Geschwindigkeit des Salzsäurezusatzes durch Zugabe aufeinanderfolgender Teilmengen in Abhängigkeit von einem beobachteten Anstieg des Druckgefälles im Reaktor über eine zum Zeitpunkt des Ansteigens des Druckgefälles gegebene Grundgeschwindigkeit des Salzsäurezusatzes hinaus steuert, bis eine erhöhte Salzsäurezusatzgeschwindigkeit erreicht ist, bei der eine Tendenz zum Sinken des Druckgefälles beobachtet wird, (b) diese erhöhte Salzsäurezusatzgeschwindigkeit so lange innehält, bis das Druckgefälle im Reaktor auf den Wert abgesunken ist, den es vor dem beobachteten Anstieg hatte, (c) die Salzsäurezusatzgeschwindigkeit in aufeinanderfolgenden Teilmengen wieder auf eine eingeregelte Geschwindigkeit herabsetzt, bei der ein zweiter Anstieg des Druckgefälles im Reaktor beobachtet wird, und (d) durch Wiederholen der Stufen (a), (b) und (c) eine mittlere Salzsäurezusatzgeschwindigkeit innehält, die im wesentlichen gleich derjenigen Geschwindigkeit, aber grösser als diejenige Geschwindigkeit ist, bei der sich ein fortschreitendes Ansteigen des Druckgefälles im Reaktor erstmalig bemerkbar macht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Alken Äthylen verwendet, als sauerstoffhaltiges Derivat Acetaldehyd herstellt, als Edelmetall Palladium verwendet und mit einer Katalysatorlösung arbeitet, die vorwiegend eine wässrige Lösung von Chloriden des Kupfers, Palladium einschliesslich Palladium(II)-chlorid und Salzsäure ist
  4. 4. Verfahren zum Umwandeln von gasförmigen Alkenen in ihre Carbonylderivate nach Anspruch 1, bei dem man das aus dem Reaktor abgezogene Produkt in (a) eine flüssige Fraktion, die vorwiegend das Carbonylderivat enthält, (b) eine Fraktion von reduzierter Katalysatorlösung, die vorwiegend aus einem Reaktionslösungsmittel besteht, welches das Edelmetall und Kupfer in chemisch reduzierter Form enthält, und (c) einen Alken-Abgasstrom zerlegt, der Bestandteile des Reaktionsprodukts, die flüchtiger sind als das Carbonylderivat, und insbesondere denjenigen Teil des Alkens enthält, der chemisch unverändert durch den Reaktor hindurchgegangen ist, dadurch gekennzeichnet, dass man die katalytische Aktivität der Oxidationskatalysatorlösung auf optimaler Höhe hält, indem man ausser dem Druckgefälle im Reaktor auch die Erzeugungsgeschwindigkeit des Abgasstroms und den Alkengehalt desselben ständig bei einer gegebenen Durchsatzgeschwindigkeit von Alken und Katalysatorlösung durch den Reaktor überwacht und die Geschwindigkeit des Salzsäurezusatzes in Abhängigkeit von Schwankungen in der Austragegeschwindigkeit -von Alken in dem Abgas strom und dem Druckgefälle im Reaktor zwischen einer oberen Grenze, die durch das Beginnen einer steigenden Tendenz der Austragegeschwindigkeit des Alkens angezeigt wird, und einer unteren Grenze einregelt, die durch den Beginn einer steigenden Tendenz des Druckgefälles in dem Reaktor angezeigt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Alken Äthylen verwendet, als Carbonylderivat Acetaldehyd herstellt, als Edelmetall Palladium verwendet und mit einer Katalysatorlösung arbeitet, die als überwiegenden Bestandteil Wasser enthält.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Salzsäurezusatzgeschwindigkeit steuert, indem man bei einer gegebenen Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung und bei einer Äthylendurchsatzgeschwindigkeit, die im wesentlichen gleich derjenigen Geschwindigkeit ist, bei der eine vorgegebene endliche Äthylenkonzentration, bestimmt durch chemische Analyse des Abgasstroms, erstmalig in dem Abgasstrom auftritt, das niedrigste Druckgefälle im Reaktor, das durch stufenweise Einregelung der Salzsäurezusatzgeschwindigkeit erhältlich ist, sowie die dadurch bedingte Tendenz des Druckgefälles im Reaktor beobachtet, bis eine Grundgeschwindigkeit des Säurezusatzes erreicht ist, deren weitere Erhöhung nicht zu einer nachweisbaren weiteren Abnahme des Druckgefälles führt, während eine weitere Verminderung der Säurezusatzgeschwindigkeit zu einer Zunahme des Druckgefälles führt, das niedrigste Druckgefälle im Reaktor als erste Ausgangsinformation für Prozeßsteuerungszwecke vorgibt, bei kontinuierlichem Salzsäure zusatz mit der genannten Grundgeschwindigkeit die Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstroms beobachtet, während Äthylen mit solcher Geaiwindigkeit durch den Reaktor geleitet wird, dass nichtumgesetztes Äthylen in dem Abgasstrom in einer durch Analyse des Abgasstroms bestimmbaren, vorgegebenen erwünschten Konzentration auftritt, als zweite Ausgangsinformation für die Prozeßsteuerung eine Alkenabzugsgeschwindigkeit vorgibt, die das Produkt aus der Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstroms und der vorgegebenen erwünschten Alkenkonzentration des Stroms ist, und sodann die Säurezusatzgeschwindigkeit kontinuierlich nach Bedarf in Abhängigkeit von der ersten und der zweiten Ausgangsinformation zwischen einer oberen Grenze, bei der die Alkenabzugsgeschwindigkeit zu steigen beginnt, und einer unteren Grenze einregelt, bei der das Druckgefälle im Reaktor zu steigen beginnt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit der Katalysatorlösung durch den Reaktor zeitweiligen Abweichungen von einer erwünschten, vorgegebenen Geschwindigkeit unterliegt, dadurch gekennzeichnet, dass man die untere Grenze der Salzsäurezusatzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem in bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung kompensierten Druckgefälle im Reaktor einregelt, indem man Salzsäure in genügender Menge zusetzt, um den Parameter t M in der Gleichung = = C1[Zi(P1-P2)-C2t9FR)] in der M das in bezug auf Schwankungen in der Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung kompensierte Druckgefälle im Reaktor, (P1-P2) das tatsächlich gemessene Druckgefälle im Reaktor, FR die Durchsatzgeschwindigkeit der Katalysatorlösung durch den Reaktor, C1 und C2 positive Konstanten bedeuten und A eine Änderung des betreffenden Parameters bedeutet, auf Null zu halten.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Salzsäurezusatzgeschwindigkeit mit Hilfe von Strömungsregelorganen steuert, die die Ausgangssignale (a) eines übertragenden Strömungsgeschwindigkeitsmessgerätes, das eine Anzeige der Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstroms und des Athylengehalts desselben misst, (b) eines Ubertragenden Druckmessgeräts, das eine Anzeige der Druckdifferenz zwischen dem Einlass- und dem Auslassende des Reaktors misst, und (c) eines übertragenden Strömungsmessgeräts messen, das eine Anzeige der Austragegeschwindigkeit des Reaktionsprodukts aus dem Reaktor misst.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Reaktionsprodukt aus dem Reaktor durch ein Drosselventil austrägt, das bei einem im wesentlichen konstanten Auslassdruck arbeitet, der niedriger ist als der Druck im Reaktor, wobei die Anzeige der Austragegeschwindigkeit des Reaktionsprodukts aus dem Reaktor (a) eine Anzeige des Offnungsgrades des Drosselventils und (b) eine Anzeige des Druckgefälles an dem Ventil umfasst.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0006523A1 (de) * 1978-06-22 1980-01-09 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Acetaldehyd

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