Способ получения фталевого ангидрида Советский патент 1990 года по МПК C07D307/89 

Изобретение относится к способу получения фталевого ангидрида, который находит применение в качестве - полупродукта в промышленности основного органического синтеза.

Целью изобретения является шение выхода фталевого ангидрида и упрощение процесса.

Согласно предлагаемому способу катализатор перед загрузкой в реактор обрабатывают водой при содержании роды 1-2 об. на объем катализатора в течение 0,5-60 мин. При использовании в процессе обработки менее одного объема воды на объем ка-. тализатора наблюдается лишь намо.ка- ние его без активации катализатора. Увеличение количества воды для обработки более двух объемов к объему катализатора практически не влияет на активацию. Эффективность активации катализатора определяется- скоростью образования фталевого ангидрида при окислении нафталина. Обработка катализатора водой в течение 0,25 мин не отражается на его активности. Скорость образования, фталевого ангидрида резко возрастает при обработке катализатора водой в течение 0,5-60 мин. При увеличении времени,обработки до 90 мин скорость образования фтаяевого ангидрида снижается.

Пример 1. Исходный не обработанный волой промышленный ванадий- калий-сульфатно-силикагелевый катализатор ВКШ-71 с размером гранул 3-5 мм в количестве 10 мл загружают в реактор

лабораторной проточно-циркуляционной

установки и нагревают до 380 С. На катализатор подают нафталиновоздушную

смесь с концентрацией нафталина kO г/мз .

Объемная скорость 1,5 тыс. .

Скорость образования фталевого ангидсд

со сд

00 4:

to

рида составляет 2,4 Ч О моль/мин на 1 г катализатора.

П р и м е р 2, Промышленный катализатор BKlll-71 в количестве 10 мл за- ливают 10 мл воды. Температура воды , . Время обработки разных образцов разное: 0,25, 0,5, 1,10, 30, 60 и 90 мин. Затем воду сливают, катализатор высушивают до воздушно-сухого состояния на открытом воздухе, а затем в сушильном шкафу с постепенным подъемом температуры с 20 до 250 С Bi течение 6 ч.

; Зависимость скорости образования ф талевого ангидрида от времени обработки катализатора приведена в табл.1.

Зависимость скорости образования фталевого ангидрида от количества Воды приведена в табл. 2. .

Образцы катализатора, полученные после обработки водой, испытывают на проточно-циркуляционной установке в тех же условиях, что в примере 1. Скорость образования фт алевого ан- Гидрида на обработанных (активированных) водой катализаторах.была в 2-3 раза выше, чем на необработанном (исходном), и составляет 4,8-8,0. моль/г мин (табл. 1).

П р и м е р 3. Промышленный вана- дий-калий-сульфатно-силикагелевый ;катализатор ВКШ-71 в количестве 10 |.ш Заливают водой. Температура воды20 Т время обработки водой 60 мин. Коли- чество воды, используемое для обработки различных образцов: 5, Ю, 20 и 30 мл. Условия обработки катализаторов водой и их последующее испытание те же, что и в примере 2.

Использование для обработки катализатора 5 мл воды на 10 мл катализатора, т.е. 0,5 объема от объема катализатора, не привело к заметному увеличению скорости образования фта- левого ангидрида. Увеличение количества воды до 1-2 объемов на объем катализатора способствовало повыше- нию скорости образования фталевого ангидрида до 7,6-8,0-10 моль/г-мин (табл. 2).. Дальнейшее увеличение количества воды при обработке нежелательно, поскольку на таком катализаторе несколько снижается скорость образования фталевого ангидрида.

Пример . Промышленный катализатор ВКШ-71 с размером гранул 3- 5 мм в количестве 12 мл загружают в реактор проточного типа. Диаметр ре

актора 14 мм, длина 150 мм. Темпера- тура окисления нафталина 3SO С, концентрация нафталина в нафталино- воздушной смеси г/м. Производительность катализатора 37 г/л-ч (37 г нафталина на 1 л катализатора в 1 ч). Пропускают в течение 10 ч через реактор 4,44 г наЛтапина, В конденсирующихся продуктах реакции определяют содержание фталевого ангидрида, 1,4-нафтохинона и нафталина, в газовой фазе - содержание оксидов углерода. Получено 4,68 г (91 мол.% на пропущенный нафталин) фталевого ангидрида, 0,31 г (5,5 молД 1,4- нафтохинона и 0,02 г (0,5 мол.%) непрореагировавшего нафталина. Превращение нафталина в оксиды углерода 3,О мол..

Результаты испытаний приведены в

табл. 3.

П р и м е р 5. Промышленный катализатор ВКШ-71 в количестве 12 мл . заливают 12 мл воды. Время обработки водой 10 мин. Условия обработки те же, что и в примере 2. Условия, испытаний те же, что в примере 4. Получены следующие результаты: производительность катализатора 45 г/Л|Ч. Пропускают в течение 10 ч через реактор 5,40 г нафталина. Получено 5,90 г (94,5 мол.%) фталевого ангидрида, 0,18 г (2,7 мол.%) 1,4-нафто- хинона, непрореагировавший нафталин отсутствует, превращение нафталина в оксиды углерода 2,8 мол.%.

П р и м е р 6. Обработка водой, как в примере 5, но время обработки 60 мин. Условия испытаний те же, что и в примере 4. Получены следующие результаты: производительность катализатора 50 г/л«ч. Пропускают в течение 10 ч через реактор 6,00 г нафталина. Получено 6,47 г (93,2 мол фталевого ангидрида, 0,14 г (1,9мол 1,4-нафтохинона, непрореагировавший нафталин отсутствует, превращение нафталина в оксиды углерода 4,9 мол. Производительность катализатора 60 г/л«ч. Пропускают в течение 10 ч через реактор 7,20 г нафталина. Получено 7,75 г (93,0 мол.) фталевог ангидрида, 0,28 г (3,1 мол.%) 1,4- нафтохинона, непрореагировавший нафталин отсутствует, превращение нафтлина в оксиды углерода 3,9 мол. %.

Результаты испытаний приведены в табл. 3Использование предлагаемого способа по сравнению с известным способом позволяет повысить выход фтале- вого ангидрида О ,5 молД при нагрузке 5 г/л.ч против 91,8 мол.% при г/л.ч; 93,0 мол.% при 60 г/л «ч против 91, мол.% при 6k,5 г/л.ч). При высоком выходе целевого продукта (выше 90 мол.) повышение его на 1.2 - 2,7 по сравнению с прототипом обусловливает значительный экономический эффект. Увеличение выхода на 2% дает без каких-либо затрат дополнительно 20 т фталевого ангидрида на каждые 1000 т этого продукта. Незначительная разница в нагрузках на катализатор по предлагаемому и известному способам практического значения не имеет, поскольку в промышленном реакторе нагрузка на катализатор определяется также в значительной мере условиями теплоотвода, т.е. конструкцией реа-к- тора.

Кроме того, при испытании известного способа активации выявлены такой недостаток, как возрастание гид- равличебкого сопротивления слоя катализатора (при обработке катализатора парами VOCl), и связанное с

0

5

этим фактором падение производительности процесса и выхода фталевого ангидрида в течение длительного периода после момента активации, поэтому такой способ не используется в промышленности.

Предлагаемый способ активации технологически прост, не требует больших затрат, может быть использован в действующем производстве фталевого ангидрида при замене загрузки катализатора окисления нафталина в контактных аппаратах.

Формула изобретения

Способ получения фталевого ангидрида окислением нафталина кислородом

20 воздуха на ванадий-калий-сульфатно- силикагелевом катализаторе, при ЗбО- 400°С, включающий стадию активации катализатора активирующим агентом, отличающийся тем, что,

25 с целью повышения выхода целевого продукта и упрощения процесса, ,в качестве активирующего агента используют воду в количестве 1-2 объемов на объем катализатора и активацию ведут

30 в течение 0,5-60 мин.

Изобретение касается производных ароматических кислот, в частности получения фталевого ангидрида - полупродукта в промышленном органическом синтезе. Цель - повышение выхода целевого продукта и упрощение процесса. Последний ведут окислением нафталина воздухом на ванадийкалийсульфатносиликагелевом катализаторе с использованием его активации с помощью воды, взятой в количестве 1-2 объема на объем катализатора в течение 0,5-60 мин. Процесс ведут при 360-400°С. Эти условия повышают выход фталевого ангидрида с 91,8 до 94,5% при возможности многократного использования катализатора. 3 табл.

Время обработки, мин

о 0,25

Скорость образования фталевого ангидрида, , моль/Г мин10

Количество воды, объем на объем катализатора

Скорость образов а- ния фталевого ангидрида , моль/г-мин-10

Таблица 1

0.5 1 10 30 60 90

,8 6,2 7,0 7,3 8,0 6,9

Таблица 2

0,5 1,0 2,0 3,0

3,2 8,0 -7,6 6,5

Таблица 3