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Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen aromatischen Carbonsäuren
Gegenstand des Hauptpatents 743 a25 ist ein Verfahren zur Herstellung von was.serlöslichen,
aromatischen Carbonsäuren durch Behandlung von Kohle, Koks oder Kohle` extrakben
mit Salpetersäure, welches. darin besteht, da,B man diese Behandlung mit oder ohne
Xn-,vendung von Druck in dar Wärme mit Salpetersäure in einer Konzentration zwischen
i und 15 n ausführt, wobei die Konzentration der Säure um so höher gewählt wird,
je höher dar I-nkohlungsgrad dies Ausgangsstoffes ist, und dabei' die jeweils in
Lösung gegangenen Erzeugnisse der weiteren Einwirkung der Salpetersäure durch Abtrennen
entzieht, bis die Ausgangsstoffe praktisch völlig in Lösung gegangen sind,. Zweckmäßig
wird hierbei nach einem weiteren Markmal des Hauptpatents so gearbeitet, da,B der
Aufschlu,B mit Salpetersäure steigender Konzentration erfolgt.
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Die Erfindüng betrifft eine Verbesserung dieses Verfahrens und bezweckt
eine Erhöhung der Ausbeute an löslichen Carbonsäuren und eine möglichst verlustlose
Ausnutzung der Salpetersäure. Die Erhöhung der Ausbeute wird dadurch erzielt, daß
die Ab, führung dar jeweils in Lösung gegangenen. Produkte unter stetigem ZufluB
dar Salpetersäure
kontinuierlich erfolgt. Vorzugsweise wird hierbei
die Salpetersäure in ununterj)rochenem Kreislauf umgeführt; auch die Kohle 'tann
stetig zugegeben werden. Auch hei der neuen Arbeitsweise ist es ztvecl;inäßig, den
Aufschluß der Kohle mit Salpetersäure steigend--r Könzetitratfon vorzunehmen, wobei
in dem Regelfall der Durchführung des Verfahrens mit Umführung der Salpetersäure
im Kreislauf getrennte Kreisläufe in entsprechender Zahl vorzusehen sind.
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Nachstehend wird die praktische Durchführung des Verfahrens in einigen
Beispielen beschrieben, ohne daß aber die Erfindung auf die in diesen Beispielen
niedergelegten Arbeitsmethoden beschränkt ist. BeispielI Durch die, Schleuse K.S
(siehe Zeichnung) «wird ununterbrochen mit ve:r dünnter Salpetersäure ang?pa;tete
Feinkohle in das Reaktionsgefäl;. R gedrückt. Vom Zulaufbehälter Z1 fließt dauernd
Salpetersäure ein. so daß der Flüssigkeitsspiegel in der -litte derKugel Kir gehalten
«wird. Durch die Siebplatte Sp wird fortwährend Luft eingedrückt, der Druck im Reaktionsgefäß
beträgt :l. atü. Durch den Klärheber KI -. in welchem mitgerissene, noch
nicht oxydierte ungelöste Kohle zurücksinkt, gelangt die salpetersaure Lösung der
Oxydationsprodukte in die Sammelvorlage L'o (für mehrere Reaktionsgefäße ausreichend,)
und wird von hier in den Vakuumverdampfer Vd gesaugt. Hier «wird die Salpe.tersäure
von den Reaktionsprodukten getrennt und in den Kondensatbehälter IL destilliert,
von welchem sie wieder in den Zulaufbehälter Z1 gelangt. Bei dem Oxy dationsprozeß
gebildete geringe Mengen Fettsäure reichern sich in dem Kondensatbehälter allmählich
an. -Mitgerissene nitrose Gase werden mit Luft gemischt, im Regenerator Rg von Salpetersäure
aufgenommen und dem Behälter Z[ ebenfalls wieder zugeführt. io kg Kohle ergaben,
unter .:l atü mit Salpetersäure von der Dichte 1,15 aufgeschlossen, nach 24 Stunden
Auf schlußzeit i i,o kg wasserlösliehe niedrigmolekulare Carbonsäuren.
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Beispiel 11 Unter sonst gleichen Aufschlußbedingungen werden die durch
den Kühler Kil entwichenen nitrosen Gase unmittelbar wieder in das Reaktionsgefäß
eingepumpt, auf die Absorption im Regenerator Rg also verzichtet. ioo kg Kohle ergaben
112 kg Oxydationsprodukt. In den Kreislauf wurden zu diesem Aufschluh 2o kg Salpetersäure
von der Dichte i,i eingesetzt, die durch zusätzliche Einleitung von mit Luft gemischten
nitrosen Gasen auf i.15 erhöht und gehalten «wurden. Das Verhältnis von Salpetersäure
zu jeweils anwesender Kohle wird auf etwa 3 : i bis : i gasalten.
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Beispiel 111 In der bisher beschriebenen Arbeitsweise wurden ioo kg
Kohle von hohem Inkohlungs-@rad kontinuierlich bei atmosphärischere `Druck mit Salpeters=aure
der Dichte i.i oxvdiert. Nachdem etwa die Hälfte der Kohle in Lösung gegangen und
die restliche, widerstandsfähige -Menge nur mehr langsam aufzuschließen war, wurde
der Rest der Lösung vom Rückstand abgezogen, eingedampft und das Destillat in den
Vorratsb,-liälter gegeben, der von der Kreislaufanlage nun abgeschaltet «wurde.
Zum Rücktand wurde nun aus einem zweiten Kondensationsbehälter stetig Salpetersäure
der Dichte 1,3 gegeben und in der eben geschilderten Art gekocht, «wodurch die Restkohle
in kurzer Zeit praktisch völig in Lösung gebracht wurde. Die Aufschlußsäure «wurde
nach dem Verdampfen vom Gelösten iii den Kondensatbn_hälter zurückgeführt und dieser
abgeschaltet. Das Reaktionsgefäß war dann «wieder frei für die erste Stufe einer
neuen Beschickung. Es wurden in dieser Weise aus ioo kg Kohle i 15 kg Oxydationsprodukt
gewonnen.
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Bei direkter Anwendung von Salpetersäure der Dichte 1,3 wurden nur
95 kg OYy-dationsprodukt erhalten. Die Reaktion war in diesem Fall zu Beginn so
heftig, daß ein Teil der Kohle, der unter schonenderen Bedingungen sonst erhalten
blieb, dadurch zii CO, oxydiert wurde. Beispiel IV In einem Reaktionsgefäß
wurden in der beschriebenen Weise io kg Kohle von hohem Inkohlungsgrad bei 3 atü
unter Durchleiten von Luft mit do kg Salpetersäure der Dichte 1,2 gekocht und neue
Kohle im -Maße des fortschreitenden Aufschlusses portionsweise nachgefüllt. Da die
Kohle durch diese Behandlung bis zu etwa 6;% aufgeschlossen «wurde, reicherte sich
unaufgeschlossene Einsatzsubstanz langsam an. Nach dein Durchsatz von
30 kg Kohle hatten sich io kg Rückstand. also eine normale Einsatzfüllung,
angesammelt. Die Salpetersäure der Dichte 1,2 «wurde nun vom Rückstand abgedrückt,
vom Gelösten abdestilliert und der Kondensatbehälter von der Reaktionsapparatur
abgeschaltet. Diese Säure wurde dann in einen zweiten Reaktionsapparat geleitet
und hier zum Aufschluß von neuer Kohle so lange benutzt, bis auch hier der Kohlenrückstand
die -Menge der Einsatzfüllung erreicht hatte. Dann wurde mit dieser Säure ein drittes
Reaktionsgefäß in gleicher Weise beschickt. Der Aufschluß des Rückstandes im ersten
Reaktionsgefäß
wurde nun mit Salpetersäure der Dichte 1,3 im üblichen kontinuierlichen Fluß
beendet und dann wieder frische Kohle eingesetzt und der Aufschluß mit der schwächeren
Säure wieder begonnen. Die starke Säure wurde dann in den Rückstand des Reaktionsgefäßes
2 geleitet usw.
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Nach dem Durchsatz von Zoo kg Kohle wurden 225 kg Oxydafiionspro,dukt
erhalten. Durch die: beschriebene Arbeitsanordnung wird erreicht, daß jeder Oxydationsappairat
immer in Betrieb ist. Die Anzahl der Oxydationsapparate richtet sich jeweils nach
dem Aufschlußgrad und der Konzentration der verschiedenen Säuren und der Geschwindigkeit
des Aufschlusses.