Способ получения фталевого ангидрида
(ii) 887570
Союз Советских
Социапнстическив
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. саид-ву— (22) Заявлено 01.1080 (21)2987201/23-04 с присоединением заявки Н4 (51)М. Клз
С 07 0 307/89
Государственный комитет
СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 07.1281. Бюллетень Н9 45 (53) УДК 547. 584.
07(088.8) Дата опубликования описания 07.1281 (i
О.Я.Полотнюк, 3.П.Ильина, В.И.Тимошенко (72) Авторы изобретения.и М.Г.Слинько (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА
Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно к улучшенному способу получения фталевого ангидрида, который находит широ- с кое применение в производстве красителей, пластмасс и полимеров.
Известен способ получения фталевого ангидрида путем парофазного окисления нафталина в стационарном слое . смешанного ванадий-калий-сульфат-силикагелевого .:атализатора при температуре 370-420. С и весовым соотношео нием нафталина и воздуха 1:30. Недостатком способа является нестабильный низкий выход фталевого ангидрида, 5 достигающий 85-88% 11).
Наиболее близким и изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения фталевого ангидрида, заключающийся в окислении нафталина кислородом воздуха путем пропускания нафталиновоздушной смеси через стационарный слой ванадий-калий-сульфат-силикагелевого катализатора, содержащий
20 вес.Ъ иона SO, при температуре
370-380 С. Выход целевого продукта составляет 90-80 мол.Ъ Е21.
Недостатком известного способа яв-. ляется нестабильность выхода целевогоЗ0 продукта, поскольку только во время первых 30 час работы удается достигнуть выхода 90 мол.Ъ, в дальнейшем выход падает до 88Ъ и после 320 час работы — до 80 мол.Ъ, т.е. средний выход не превышает 84,8 мол.Ъ, при этом производительность процесса составляет лишь 40 г/лкат.час, время работы катализатора без регенерации
380 час.
Цель изобретения заключается в повышении выхода целевого продукта и в увеличении производительности процесса.
Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения фта левого ангидрида, заключающимся в окислении нафталина кислородом воздуха путем пропускания нафталиновоздушной смеси через стационарный слой ванадий-калий-сульфат-силикагелевого катализатора, содержащий
20 вес.Ъ и она SO+, при температу ре 370-380 С, до уменьшения содержа о ния иона SO в лобовом слое катализатора, составляющем 15-25Ъ от длины слоя катализатора, до 10-15 вес.Ъ с последующим изменением направления подачи нафталино-воздушной смеси на противоположное.
887570
Выход целевого продукта составляет
87-90 мол.%.
Отличительным признаком процесса является пропускание нафталино-воздушной смеси до уменьшения содержания иона S0 в лобовом слое катали2затора, составляющем 15-25% от длины слоя катализатора, до 1015 вес.% с последующим изменением направления подачи смеси на противоположное, что позволяет увеличить вы- ход целевого продукта и повысить производительность процесса.
Окисление нафталина в стационарном слое ванадий-калий-сульфат-сили" кагелевого катализатора практически происходит в лобовой его части, которая представляет собой первый верхний слой катализатора по отношению к точке ввода окисляемой смеси, длиной 40-60 см.
Здесь наблюдается уменьшение содержания сульфат-иона, восстанов. ление иона ванадия до Ч + . Это приводит к уменьшению зоны реакции., к снижению производительности процесса и выхода Фталевого ангидрида. В конце слоя катализатор остается химически неизменным. При переключении направления подачи нафталино-воздушной смеси на противоположное часть слоя катализатора, не подвергшаяся изменению химического состава, работает как свежезагруженный катализатор. В результате производительность и селективность восстанавливаются до первоначальных значений.
Однако в процессе работы вновь происходит изменение валентного и химического состава катализатора. При этом, если з лобовом слое количества
V — и S04 -ионов уменьшаются, с чем связано падение выхода фталевого ангидрида и производительности катализатора, то в конце слоя, где нафталина практически нет, происхо ит окисление ионов ванадия до М + и увеличение количества сульфат-иона.
Пополнение катализатора серой происходит за счет окисления сероорганических примесей, имеющихся в нафталине. Пары SO и S09, образующиеся при этом, адсорбируются на конце ка талитического слоя. При новом переключении направления подачи нафталиновоздушной смеси процесс повторяется. .Если потери иона S04 велики и составляют больше половины от первоначального содержания, то получить высокий выход фталевого ангидрида даже при переключении направления нафталино-воздушной смеси не удается, так как окисление сероорганических соединений, содержащихся в нафталине, способно лишь частично их восполнить.
Установлено, что лучше всего . переключать направление подачи нафталино-воздушной смеси в тот момент, когда содержание SO -ионов в лобовом слое уменьшается в 1,5-2 раза.
Окисление нафталина в режиме с переключением нафталино-воздушной смеси приводит к образованию катализатора постоянного усредненного состава, что обеспечивает стабильный выход фталевого ангидрида и высокую про-изводительность катализатора.
Пример 1 (сравнительный).
Нафталин окисляют в паровой Фазе кислородом воздуха на свежезагруженном ванадий-калий-сульфат-силикагелевом катализаторе с содержанием
SO@ -иона 20 вес.% при температуре
370 С в элементе промышленного реактора(диаметра трубки 25 мм, длина слоя 2,5 м).
При нагрузке 40 r нафталина на
1 л.кат час был достигнут выход фталевого ангидрида 90 мол.%. Однако че20 рез 180 час работы выход фталевого ангидрида снизился до 88 мол.%. Анаиз.показал, что катализатор в начале слоя содержит 12 вес.% SO — иона, в то время как в конце слоя содержание
S0 практически не изменилось. Через
320 час работы содержание S04 -иона в в лобовом слое снизилось до 8,9%, а выход фталевого ангидрида — до
80 мол.%. В результате средний выход фталевого ангидрида составил
84,8 мол.%.
Пример 2. В условиях примера 1 при нагрузке 60 r нафталина на 1 л кат. час
Осуществляют окисленне наФталина в реР жиме с переключением направления подачи нафталино- гоздушной смеси (HBC) при уменьшении содержания S0$ в лобовом слое длиной 40 см в 1,5 раза, т.е. до 15 вес.%. Результаты экспе, римента приведены в табл. 1.
Пример 3. В условиях примера
2 при температуре 380 С осуществляют окисление нафталина в режиме с переключением направления подачи наФталино-воздушной смеси при уменьшении
45 содержания 50Я -иона в лобовом слое длиной 60 см в 2 раза, т.е. до
10 вес.%. Результаты опыта приведены в табл. 2.
Осуществляя окисление нафталина в режиме с переключением:направления подачи нафталино-воздушной смеси при уменьшении содержания 50 -иона в лобовом слое в 1,5-2 раза, получаЮТ sea
Стабильный высокий выход фталевого ангидрида 90 мол.% в течение
2800 час работы (по прототипу через
360 час выход снизился до 80 мол. М.
Увеличение производительности
40 . катализатора до 60 г фталевого ангидрида на 1 л кат.час (по прототипу
40 г/л кат .час).
Удлинение работы катализатора до его регенерации до 2800 час (по npog5 тотипу через 380 час)
887570
Таблица 1
Переключение направления подачи НВС при. уменьшении содержания SO -иона в лобовом слое в 1.5 оаза
Цикл
Средний выход за цикл мол. Ъ г коне в начале в конце цикл цикла цикла начало цикла 62,50
15, 30
90,0
150 i 20,00
150
89,5
62, 10
15,10
300 19,90
62,15.
89,6
14,95
300
430 18, 70
89,8
62, 30
14, 30
430
600 18,47
62 . 10.
89,5
14,70
600
780 18,60
62, iO
89,5
14,25
780
920 18,60
61,60
88,7
14,83
920
1080 18,55
61,90
89,0
14,00
1220 18,17
1080
1380 18,20
90,0
62,50
14,29
1220
62,30
89,8
10 1380
14,35
1530 18,45
62, 10
89,2
11 1530
14, 14
1680 18,20
62,15
12 1680
89,4
14,70
1820 18,37
61,85
89,1
14,25
13 1820
1950 18,60
62,40
89,8
14,20
14 1950
2100 18,05
62,55
14,85
90,1
15 2100
2230 18,10
16 2230
62, 25
89,7
14,50
2380 18, 10
90,2
62,60
17 2380
15,15
2500 18,40
62,30
89,8
14,90
18 2500
2650 18,35
62,65
90,3
15,90
19 2650
2800 18,58
Продолжительность окисления, час
2Содержание SO в лобовом слое, %
887570
Таблица 2
Переключение направления подачи НцС при уменыдении содержания 50 -иона в лобовом слоев в 2 раза
2Продолжительность окис Содержание 50д в лобо- Средний выход за цикл ления, час вом слое, Ъ, Цикл начало цикла мол. Ъ г в начале в конце цикла цикла конец цикла
61,30
88, 30
195
1 0
10,90
20 00
61,00
87,80
11,20
380
19,25.
195
61,60
88,55
10, 30
550
18, 67
380
62,20
89,50
18,49
12,20
700
550
61,30
88,30
11,70
18,57
850
5 700
61,90
89,00
11,50
18,60
1000
6 850
61,80
89,00
1150 . 18,55
12,00
7 1000
61,65
61,90
88,75
11,15
1300 18,25
8 1150
1450
89,00
11,75
18,40
130(62.00
89,10
12,00
18,00
1600
10 1450
61,65
88,75
11,50
18,11
1750
11 1600
88,25
61,25
10,85
18,27
1900
12 1750
61,2э
89,00
18,40
10,75
2050
13 1900
62, 20.
89,70
11,75
2180 18,45
14 2050
62,15
89,65
12,00
18,37
2360
15 2180
62,10
89,20
11,90
18,50
2500
16 2360
62,20
89,70
11,60
18 35
2650
17 2500
62,50
2800
90,00
11,85
18,47
18 2650
887570
Формула изобретения
Редактор Е.Хорина Техред М.Рейвес Корректор Г.Иаэарова
Заказ 10680/4 . Тираж 446 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
Способ. получения фталевого ангидрида, заключающийся в окислении нафталина воздухом путем пропускания нафталино-воздушной смеси через стационарный ванадий-калий-сульфат-силикагелевый катализатор, содержащий
20 вес.% иона 50ф, при температуре
370-380 С, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и повышения производительности процесса, пропускание нафталино-воздушной смеси проводят до уменьшения содержания иона 50 1 в лобовом слое катализатора, составляющем
15-25В от длины слоя катализатора,. до
10-15 вес.В с последующим изменением направления подачи смеси на противоположное-.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Лебедев.Н,"Н.."Химия и технология основного органического и нефтехи g мического синтеза.М., "Химия", 1971, с.600-604.
2.Гуревич Д.A.Ôòàëåâûé ангидрид.
М., "Химия", 1968, с.50 (прототип 1.
