Способ получения фталевого ангидрида Советский патент 1980 года по МПК C07D307/89 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА

1

Изобретение относится к органическому синтезу, конкретно к способу получения фталевого ангищэида, имеющего важное промышленное значение.

Известны способы получения фталевого ангидрида парофазным окислением нафталина или О -ксилола на ванадиевы катализаторах со стационарным слоем, в трубчатых реакторах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам $голяется способ получения фталевого ангидрида парофазным окислением нафталина кислородом воздуха на ванадиевом катализаторе в присутствии сернистого ангидрида, подают периодически в количестве 0,О4-О,О5 об.% считая на взятый для окисления воздух. Процесс проводят при 36О-39О С. Выход фталевого ангидрида составляет 92-94% l.

Недостатки способа заключаются в необходимости периодически повторять активацию катализатора, при этом в указанном способе не устраняется неравномерность засыпки катализатора, которая приводит к снижению общего выхода продукта.

Цель изобретения заключается в повышении выхода целевого продукта и про- извод 1тельности процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения фталевого ангидрида парофазным окислением нафталина кислородом воздуха на ванадиевом катализаторе, обычно ванадневом шариковом или ванаоий-калий-сульфатносилнкагелевом , предварительно обработанном сухим газом, оыбчно воздухом, .содержащим активатор- летучее соединение VOCPjp количестве 0,1-4,5 от веса катализатора при 2О-4ОО С.

Процесс, окисления проводят при 36О370. Выход фтапевого ангидрида составляет 1О5 вес.% или 92 мол.%.

Отличительным признаком процесса является использование в качестве активатора VOCBj в количестве 0,1-4,5 от 3 веса катализатора, который пропускают вместе с потоком сухого воздуха через катализатор при 2О-4ООС, что позволяет повысить выход и производительность процесса. При загрузке гранулированного катализатора в трубки контактного аппарата не удается равномерно засыпать его и установить одинаковое гидравлическое сопротивление по всем трубкам, количество которых достигает нескольких тысяч.Там, где сопротивление меньше, пост пает больше сырья и наблюдаются повышенные нагрузки, в результате чего про исходит проскок окисляемого углеводорода. Если же сопротивление большое, ввиду меньших нагрузок часть фталевого анг 1дрида окисляется до окислов углеро Поэтому наблюдается неодинаковая а}стив ность контактных трубок. Это приводит к снижению общего выхода продукта на контактной системе. Предлагаемый способ продувки катализатора летучими соединениями ванадия .позволяет увеличить производительность контактных систем и применим как для катализатора, потерявшего серу, так и для катализатора с нормальным содержа нием ее. Кроме того, отпадает необходи мость повторять эту активацию периодически. Повышение производительности и выхода фталевого ангидрида достигается увеличением содержания пятиокиси вана- ,дия в лобовом слое, а также выравнива нием активности контактных трубок реак тора за счет перераспределения пятиокиси по трубкам. Изменение активности происходит за счет увеличения содержания ванадия в лобовом слое. Оксихлорид ванадия може не .просто адсорбироваться, а химически реагировать с катализатором с образова нием новой более активной формы, возможно в виде пятиокиси ванадия . Окситрихлорид ванадия обладает высокой летучестью и низкой температурой кипения (126,). На воздухе при наличии небольших количеств воды мгно венно гидролизуется до пятиокиси ванадия. Это соединение можно нанести на катализатор в паровой фазе в токе су- хого Газа, например воздуха. Опыты проводили на лабораторной установке со стеклянным реактором с объемом катализатора 1О мл. Окситрихлорид ванадия подавали в реактор с 6 потоком сухого воздуха, проходящего предварительно через дрекссель cVOCB. В опытах использовались промышленные катализаторы: ВКШ-7 I и ВКСС, Сырьем служил нафталин марки чистый с содержанием серы 0,22%. Технологические параметры в опытах были аналогичны промышленным. Температура реакции 36О-370 С. Концентрация н)талина 40 г/м, нагрузка варьировалась от 35 до 70 г/л ч, Фталовоздушную смесь (ФВе) из реактора анализировали на содержание фталевого ангидрида (ФА), 1,4-нафтохинона (НХ), непрореагировайшего нафталина (Н) и продуктов деструктивного окисления (СГ) в пересчете на нафталин. Пример. Окисляют нафталин на катализаторе ВКСС. Нагрузка на катализатор 48 г/л-ч. Концентрации продуктхэв во фталовозд)шной смеси следующие: CH 0,5-lO.моль/л; Сср 22,6-ЮСголь/л , CHX 5,6-10 моль/л; Cj.pO,840 моль/л. Выход фталевого ангидрида 77,5%. Активируют катализатор окситрихлоридом ванадия в количестве 1,7% от веса катализатора при в течение 5 мин. После активации окисляют нафталин при нагрузке 48 г/ЛЧ. Концентрации продуктов ФВС следующие: С отсутствует; С-ср 24,4-10- моль/л; С 3,0510 11юль/л; 0,910 моль/л. Выход фталевого ангидрида 87%. П р м е р 2. Окисляют нафталин на катализаторе ВКСС, нагрузка 35 г/л ч. Концентрации продуктов ФВС: Су отсутствует; 1,О 10 моль/л; ., Ccpj,24,5 -lO моль/л; СнуЗ,0 1О моль/л. Выход фталевого ангидрида 86%. Актив1фуют катализатор окситрихлоридом. (1,4% от веса катализатора)при в течение 1О М1гн. Окисляют нафталин с нагрузкой 35 г/л-ч. Концентрации продуктов ФВС: Сц отсутствует: Сфд 25,8«1О-5 моль/л; СЛУ 1,21О 1оль/л; С(Ч|, 1,8 «Ю моль/л. Выход фталевого ангидрида 89,5%. Поднимают нагрузку до 40 г/л.ч. Концентрации продуктов ФВС: Си отсутствует; C,25,2 Ю ; цх 2,210 моль/л; ССР 1,110 моль/л. Выход фталевого ангидрида 88,5%, П р и м е р 3. Окисляют нафталин а катализаторе ВКШ-71 с нагрузкой 36 г/ЛЧ. Концентрации продуктов ФВС: H отсутствует; 6,210 моф/л; цу 1,210 моль/л; ССР 1,8Ю моль/л. ыход фталевого ангидрида 89,5%. Активируют катализатор окситрихлоридом ванадия в количестве 2,2% от веса катализатора при 15 мин. Окисляют нафталин с нагрузкой 36 г/л-ч. Концентрации продуктов ФВС: С i отсутствует; Сфд 28,0«10 моль/л; Снх отсутствует; Ссг 2,8-10 моль/л; Вы ход фталевого ангидрида 91%, Повышают нагрузку до 43 г/л. ч. Концентрации продуктов ФВС: С ц отсутствует .вЮ моль/л; О,21О1юль/л Cftp 2,2Ю моль/л. Выход фталевого а гидрида , Дополнительно активируют катализатор (2,2% от веса катализатора) окситрихлорвдом ванадия при в в течение 15 мин. Окисляют нафталин с нагрузкой 64,5 г/л-ч. Концентрашш продуктов ФВС CH отсутствует; С 27,2. Ют галь/л; CHX отсутствует j 2,610моль/л. Выход фталевого ангидрида91,4%. П р и м е р 4. Окисляют нафталин на катализаторе ВКШ-71. Нагрузка 43 г/л-ч. Концентрация продуктов ФВС: CH следы; Соэд 25,4 10 моль/л; CMX 2,41СГмоль/л; 1,2 1Оглоль/л. Выход фталевого ангидрида 87,5%. Активируют катализатор при комнатной температуре 1,2% окситрихлорида ванадия от веса катализатора в течение 10 мин. После активации окисляют нафталин с нагрузкой 48 г/л«ч. Концентрации продуктов ФВС: Си отсутствует Сад26,910 моль/л; , 10 моль/л; ССР 2,3 1О моль/л. Выход фталевого ангидрида 91,8%. В таблице приведены данные по работе катализатора до и после iобработки: окситрихлоридом ванадия. П7214 Формула наг)бретеяия I. Способ получоння фтплевого ангиприда парофазным окислением нафталина кислородом позпуха, на предварительно акти- j вироваином ванадиевом катализаторе при нагревании, отличающийся тем, что, с целью повьпиения выхода целевого продуктам производительности проиесса, в качестве активатора используют 10 VOCBj в количестве 0,1-4,5% от веса .610 катаЛВзатора, который пропускают вместе с потоком сухого воздуха через катализв гор при 2О-40СГС. Источники информации, принять ё во внимание при экспертизе j. Авторское свидетельство СССР 368229, кл. С 07 Т) 307/89, 197О (поототип). 2. Криворучко В. М. Получение туго плавких соединений из газовой фазы,М., Атомиздат, с, 55,1976,