Способ получения малеинового ангидрида

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАЛЕИНОВОГО АНГИДРИДА окислением И -бутана кислородом воздуха путем контактирования бутано-воздушной смеси с катализатором , содержащим окись ванадия и фосфора, промотированным соединениями кобальта, при 450500 0 , отличающийся тем, что, с цепью повьшения выхода целевого продукта, селективности процесса, а также съема целевого продукта с единицы объема катализатора , контактирование бутано-воздушной смеси осуществляют в восходящем прямоточном потоке катализатора при времени контакта О,-15-0,25 с, размере зерен катализатора 0,20 ,63 мм и концентрации его 115147 кг/м. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) () I ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

1Ю ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3319455/23-04 (22) 25.01.82 (46) 07.05.85. Бюл. ))-" 17 (72) Н.M.ÃóñåHíîâ, В.С.Алиев и М.Ф.Асадов (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт не)))техимических процессов им. акад. )0.Г.Иамедалиева (53) 547,462.3.07(088.8) (56) 1. Патент США 1)- 4097498, кл. 260-346.75, опублик. 1977.

2. Заявка ФРГ Р 2544972, кл. С 07 D 307/60, опублик. 1977.

3. Патент Великобритании

)) 1475309, кл. С 2 С, опублик. 1977. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИАЛЕИНОВОГО АНГИДРИДА окислением Н -бутана

4()) С 07 С 51/54, 51/16, 57/145 кислородом воздуха путем контактирования бутана-воздушной смеси с катализатором, содержащим окись ванадия и АосАора промотированным соединениями кобальта, при 450500 С, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, селективности процесса, а также съема целевого продукта с единицы объема .катализатора, контактирование бутано-воздушной смеси осуществляют в восходящем прямоточном потоке катализатора при времени контакта 0;15 — 0,25 с, размере зерен катализатора 0,20,63 мм и концентрации его 115147 кг/мз

1154264

3S

Изобретение относится к способу получения малеинового ангидрида, находящего применение в производ стве полиэфирных смол.

Известен способ получения малеинового ангидрида окислением И -бутана в стационарном слое промотированного окисного ванадийфосфорного катализатора при 350-550 С, времени контакта 0,5-4 с (1) .

Известен также способ, согласно которому малеиновый ангидрид получают окислением бутан-изобутановой фракции в стационарном слое катализатора, содержащем окислы ванадия и фосфора, при 250-600 С, времени контакта О, 1-5О с с последующей рециркуляцией непрореагировавшего углеводорода PJ .

Недостатками указанных способов получения малеинового ангидрида являются низкая селективность по целевому продукту (около 6OX) и продолжительное время контакта катализатора с сырьем.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения малеинового ангидрида окислением Н -бутана воздухом в присутствии окисного ванадийфосфорного катализатора, промотированного соединениями кобальта. или никеля. Процесс осуществляют в стационарном слое катализатора с размерами частиц

1,6 мм при 350-500 С и времени коно такта 0,5-4,0 с. Выход малеинового ангидрида составляет 55Х при селективности 617, съем целевого продукта составляет 60 г/л катализатора в час f3) .

Недостатками известного способа являются невысокая селективность по малеиновому ангидриду, длительное время контакта, невысокий съем целе. вого продукта с 1 л катализатора в час.

Цель изобретения .— повышение выхода целевого продукта,. селективности процесса, а также съема целевого продукта с единицы объема катализатор а.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения малеинового ангидрида, заключающемуся в окислении н -бутана кислородом воздуха путем контактирования бута» но-воздушной смеси с катализатором, содержащим окись ванадия и фосфора, промотираванным соединениями кобальта, при 450-500 С, контактирование

9 бутано-воздушной смеси осуществляют в восходящем прямоточном потоке катализатора при времени контакта

О, 15-0,25 с, размере зерен катализатора 0,2-0,63 мм и концентрации его 115-147 кг/и .

Выход малеинового ангидрида составляет 65-80Х, селективность—

65-80Х съем целевого продукта составляет 300-450 г/л кат.час.

На чертеже представлена принципнальная схема процесса получения мале. инового ангидрида.

Способ осуществляют следующим образом.

В реакционное устройство загружают необходимое количество катализатора, содержащего окислы ванадия и фосфора, промотированного соединениями кобальта который приготовляют по методике (3 . Состав катапиаатора М: P: Со 1: 1,16: 0,19 (ат.) размеры зерен 0,2-0,63 мм. Затем в реактор 1 через регулирующий клапан смеситель подают предварительно нагретую до 200 С бутано-воздушную смесь, которая, захватывая непрерывно поступающий в клапан-смеситель из напорного стояка 2 катализатор, транспортирует его, концентрацией 110150 кг/м, в реакционную зону осуществляют разогрев реактора до 400500 С. Время контакта О, 15-0,25 с.

В зоне реакции в восходящем прямоточном потоке газокатализаторной смеси происходит процесс окисления

Н -бутана по схеме т4

С4 Ню

«0+ С02

Продукты реакции на выходе из реакционной зоны 1 поступают в сепаратор 3, где происходит отделение от контактного газа катализатора, который.по напорному стояку 2 снова поступает в клапан-смеситель 4. Таким образом производят непрерывную циркуляцию катализатора в реакционной системе.

Контактный газ, содержащий ма-. леиновый ангидрид, СО,. СО, пары воды и. непрореагировавший н -бутан, после реактора, поступает в два орошаемых водой абсорбера 5 для поглощения малеиноного ангидрида. После

1154264 вес.7. об.X

2,42 1,22

97,58 98,78

Подают в реакцию:

Ч-Бутан

Воздух

Получают в результате реакции

Малеиновый вес.7 об. Х

1,04

0,31

0,33

1,07 0,32

0,32

0,28

0 29 удаления малеинового ангидрида газовая смесь с помощью трехходового крана 6 проходит через попеременно работающие адсорберы 7, заполненные активированным углем, для удаления непрореагировавшего Н -бутана.

Для осуществления рецикла Н -бутана через адсорбер 7 с помощью ротаметра 8, трехходового крана 9 или

10 и 11 пропускают воздух, После 1О адсорбера У газовая смесь, содержащая десорбированный Н -бутан, после трехходового крана 12 дополняют до необходимой концентрации свежим Н "бутаном и вновь направляют через печь 13 предварительного нагревав реактор °

Осуществление процесса получения малеинового ангидрида в прямоточиом потоке гаэокатализаторной смеси позволяет исключить диффузионные осложнения, улучшить обтекаемость частиц бутано-воздушной смесью, интенсифицировать тепло- и массообмен фаз, что позволяет полностью ис. пользовать активную поверхность ката- 25 лиэатора, увеличить выход и съем малеинового ангидрида с 1 л катализатора н час.

Пример 1. Режим процесса, 450 С, время контакта 0,25 с, кои- ЗО

L цейтрация катализатора 146,5 кг/м .

Подают в реакцию вес.Х об.X

Ч -Бутан 2,38 1,20

Воздух. 97,62 98,80

Получают в резуль- 3S тате реакции: вес. X об. X

Малеиновый ангидрид 0,92

Окись углерода СО 0,30 40

Двуокись углерода 00> . 0,25 0,17

Вода 1,03 $,68

H-Бутан 1, 60 0,81

Воздух 95, 91 96, 76 45

Конверсия Н -бутана составляет

32,7Х. Выход малеинового ангидрида за один проход 23,0 мол.X. Селективность процесса по малеииовому ангидриду 70,4Х. С учетом рециркуля- 50 ции непрореагировавшего эа один проход и -бутана выход малеинового ангидрида достигает 70,4 мол.X. Съем малеинового ангидрида 306 г/л ката- лизатора в час. -" .55

Л р и и е р 2. Режим процесса:

480 С время контакта 0,23 с, концентрация катализатора 134. кг/м . ангидрид

Окись углерода СО 0,32

Двуокись углерода СО 0,31 0,21

Вода 1, 18 1,92

Н-Бутан 1, 54 0,78

Воздух 95,61 96,45

Конверсия н -бутана 36,5Х. Выход малеинового ангидрида за один проход 25,5 мол,7.. Селективность процесса по малеиновому ангидриду 69,87.

С учетом рециркуляции непрореагировавшего за один проход И -бутана выход малеинового ангидрида достигает

69,8Х. Съем малеинового ангидрида

405 г/л катализатора в час.

Пример 3. Режим процесса:

490 С; время контакта 0,225 с, концентрация катализатора 134 кг/м .

Подают в реакцию: вес.Х об.Х н -Бутан 2,42 1,22

Воздух 97, 58 98, 78

Получают в результате реакции: вес.7. об.Х

Малеиновый ангидрид

Окись углерода СО 0,3 1

Двуокись углерода СО 0,27 О, 18

Вод-ь 1, 16 1,90

Н-Бутан 1,50 0,76

Воздух 95,69 96,52

Конверсия 11 -бутана 38,0Х. Выход малеинового ангидрида за один проход 26, 1 мол.X. Селективность процесса по малеиновому ангидриду 68,8Х

С учетом рециркуляции непрореагировавшего за один проход И -бутана выход малеинового ангидрида достигает 68,8 мол.X. Съем малеинового ангидрида 415 г/л катализатора в час .

Пример 4. Режим процесса:

480 С, время контакта 0,15 с, концентрация катализатора 117 кг/м .

Подают в реакцию: вес.Х -об.Х

Н -Бутан . 2, 51 1, 27

Воздух 97,49 98,73

Получают в результате реакции:

1154264 вес.X об.X:

0,61

Малеиновый ангидрид

Окись углерода СО

Двуокись угледода СО

Вода

Й-Бутан

Воздух

1,14 0,34

0,38 0,40

Составитель И.Ковалев

Редактор В.Петраш Техред С.Легеза Корректор H..Король Заказ 2624/21 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Малеиновый ангидрид 0,18

Окись углерода СО + двуокись углерода

СО 0,20 0,21

Вода 0160 Ов99

Н-Бутан 2 ° 05 1 э 04

Воздух 96,54 97,58

Конверсия и -бутана 18,4Х. Выход малеинового ангидрида за один проход 14,4 мол.X. Селективность процесса по малеиновому ангидриду

78,4Х. С учетом рециркуляции непрореагировавшего за один проход Ю бутана выход малеинового ангидрида достигает 78,4 мол.X. Съем малеинового ангидрида 396 г/л катализатора в час.

П р и.м е р 5. Режим процесса:

500 С, время контакта 0,222 с, концентрация катализатора 134 кг/м

Подают в реакцию: вес.Х об.X

H -Бутан 2,37 1,.20

Воздух 97,63 98,80

Получают в результате реакции: вес.Х об.Х

0,49 .0,33

1,39 2,25

1,34 0,68

95,26 96,00

Конверсия Н -бутана 43,4Х. Выход малеинового ангидрида эа один проход 28,3 мол.X. Селектнвность процесса по малеиновому ангидриду

20 65,4Х. Выход малеинового ангидрида с учетом рециркуляции непрореагировавшего Н -бутана 65,4 мол.X. Съем

:малеинового ангидрида 445,г/л катализатора в час.