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

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно, к улучшенному способу получения фтале вого ангидрида - важного химического продукта. Известен способ получения фталевого ангидрида- путем окисления нафталина или о-ксилола кислородом. воздуха в присутствии катализатора, являющегося многокомпонентной систе мой, включающей, например, VjO WO , или , N32 TiOg , K,2S04 l . . Известен способ получения фталевого ангидрида путем окисления нафталина или о-ксилола, который проводят в две стадии на катализаторах различного состава З Известен также способ получения фталевого ангидрида путем окисления нафталина или о-ксилола на катализа торе в присутствии SOj 33. Недостатком известных процессов является их сложность, возникающая ,из-за использования катализаторов, содержащих в составе активной массы большое количество компонентов, либо из-за проведения процесса в две стадии, либо из-за-применения 502Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения фталевого ангидрида путем газофазного окисления нафталина и/или о-ксилола воздухом при концентрации углеводорода в реакционной смеси 37-45 г на 1 м воздуха на неподвижном слое катализатора, содержащего V205-, МоО , WO, TiO, Sn02 , , N826, SO/j на носителе, при температуре ЗОО-бОО с и скорости подачи углеводорода на катализатор 100-300 г/л в 1 ч 4 . Недостатком известного способа является использование многокомпонентной каталитической системы, получение которой связано с технологическими трудностями, что приводит к усложнениш процесса в целом. Цель изобретения заключается в упрощении процесса. Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения фталевого ангидрида путем газофазного окисления нафталина и/или о-ксилола воздухом при концентрации углеводорода в реакционной смеси 37-45 г на 1 м воздуха на неподвижном слое.катализатора, содержащего пятиокись ванадия и трехокись сурьмы, при их весовом соотношении 100:5-30, соответственно, или пятиокись ванадия, трехокись сурьмы и сульфат или окись щелочного металла, обычно натрия, пр чк весовом соотношении 100:10-15:0, 4/0, соответственно, на носителе с удельной поверхностью 0,1-1,0 , ири весовом соотношении пятиокись ванадия: носитель 1:8,5-70, соответственно. Процесс проводят при температуре слоя катализатора 300520 с. Отличительными признаками процесса является использование в качестве катализатора пятиокиси ванадия и трехокиси сурьмы при их весовом соотношении 100:5-30 соответст венно, или пятиокиси ванадия, трехокиси сурьмы и сульфата или окиси щелочного металла при их весовом со отношении 100:10-15:0,5-4,0, соответственно, при содержании в катализаторе носителя с удельной поверх ностью 0,1-1,0 м2-/г при весовом соотношении пятиокись ванадия : носитель 1:8,5-70, соответственно, что позволяет упростить процесс. Преимуществом предлагаемого способа является- его одноступенчатость при этом активная каталитическая ма са содержит только три составляющие на инертном носителе; S02 не вводит ся в реакционную смесь даже во врем первоначальной обработки катализатора. Предлагаемый в процессе катализа тор является в основном катализатором окисления нафталина и характери зуется высокой степенью превращения нафталина (до 90 мол.%) при высокой нагрузке (до 300 г/л в 1 ч). При этом его применение позволяет с хорошими результатами окислять о-ксилол,.получая степень превращения о-ксилола во фталевый ангидрид 70 мол,% при нагрузке до 200 г/л в 1 ч, или смесь нафталин - о-ксилол 80 мол.% превращения углеводоро дов при нагрузке до 200 г/л в 1 ч. Пример. Окисление нафталина. Катализатор, имеющий следующи состав, вес.%: 10,3 пятиокиси ванадия, 1,2 трехокиси сурьмы, 88,5 нос теля (синтетический корунд), помеща ли в трубчатом реакторе из кислотс/упорной стали диаметром 25 мм. Вы сота слоя катализатора составляла 200 см. Смесь паров нафталина с воз духом «при соотношении 41 г нафталин на 1 м воздуха вводили в трубчатый реактор, заполненный катализатором.Процесс окисления проводили при тем пературе слоя катализатора 370-440 Ci opocTb подачи на катализатор нафталина составляла 180 г/л в 1 ч. Ан лиз газов после реакции дал следующие результаты - превращение, мол.% Во фталевый ангидрид 85,7 В малеиновый ангидрид 6,0 В нафтохинон2,0 В СО и СО26,3 Пример 2. Окисление нафталиНа. Катализатор, имеющий следующий Ьостав, вес.%: 9,8 пятиокиси ванадия 1,1 трехокиси сурьмы, 0,07 сульфата натрия, 88,4 носителя (синтетический электрокорунд), помещали в трубчатом реакторе аналогично примеру 1. Смесь, состоящую из воздуха и паров нафталина при соотношении 41,0 г нафталира на 1 м- воздуха, вводили в трубчатый реактор, заполненный катализатором. Процесс окисления проводили при температуре слоя катализатора 370-460с. Скорость подачи на катализатор нафталина составляла 200 г/л в 1 ч при продолжительности контакта около 1 с. Анализ газов после реакции показал полную конверсию нафталина, при этом достигнуто превращение, мол.%: Во фталевый ангидрид 89,8 В малеиновый ангидрид 6,1 В нафтохинон1,5 . В СО и ,6 Пример 3. Окисление нафта-. лина. Катализатор следующего состава, вес.-%: 10,0 пятиокиси ванадия, 0,6 трехокиси сурьмы, 89,4 носителя (синтетический электрокорунд) помещен в трубчатом реакторе аналогично примеру 1. В реактор, заполненный катализатором, вводили смесь, состоящую из воздуха и паров нафталина при соотнощении 40,0 г нафталина на 1 воздуха. Процесс окисления проводили при температуре каталитического слоя 370-440°С. Скорость подачи на катализатор нафталина составляла 150 г/л в 1 ч. Анализ газов после реакции показал полное превращение нафталина, мол.%: Во фталевый ангидрид 79,6 В малеиновый ангидрид 7,2 В нафтохинон0,5 В СО и С0212,7 Пример 4. Окисление нафталина. Катализатор следующего состава,%: 9,5 пятиокиси ванадия, 2,4 трехокиси сурьмы, 88,1 носителя (синтетический электрокорунд) помещали в трубчатом реакторе аналогично примеру 1. В реактор, заполненный катализатором, вводили смесь, состоящую из воздуха и паров нафталина, при соотношении 39,6 г нафталина и на 1 м воздуха. Процесс окисления проводили при температуре каталитического слоя,, равной 390-440 С. Скорость подачи на катализатор нафталина составляла 150 г/л в 1 ч. Анализ газов после реакции показал полную конверсию нафталина, мол. %: Во фталевый ангидрид 77,2 В малеиновый ангидрид 10,3 В нафтохинон2,9 В СО и СО29,6

П.р и м е р 5. Окисление нафталина. Катализатор следующего состаfea, вес.%: 9,8 пятиокиси ванадия, J., 1 трехокиси сурьмы, 0,07 сульфата йатрия, 88,4 носителя (синтетический электрокорунд) помещали в трубчатом реакторе аналогично примеру 1. Процесс окисления проводили при температуре каталитического слоя, равной

300-520С, применяя смесь воздуха и паров нафталина с концентрацией 37-45 г нафталина на 1 м воздуха. Скорость подачи нафталинана -катализатор составляла 100-300 г/л в 1 ч. Результаты анализа газов после реакции при разных параметрах процесса окисления представлены в табл. 1.

Таблица 1:

Пример 6. Окисление нафталина. Катализатор следующего состава, вес.%: 9,8 пятиокиси ванадия, 1,1 трехокиси сурьмы, 0,36 окиси натрия, 88,7 носителя (синтетический электрр,корунд) помещали в реактор аналогично примеру 1. В реактор, заполненный катализатором, вводили смесь воздуха и паров, нафталина, как в примере 1. Температура каталитического слоя равнялась- 340-470 0. Анализ газов после реакции показал полное превращение нафталина, мол.%; Во фталевый ангидрид 82,3 В малеиновый ангидрид 9,4 В нафтохинон0,5 В СО и С027 ,8 Пример 7. Окисление нафталина. Катализатор следующего состава вес.%: 1,5 пятиокиси ванадия, 0,2 трехокиси сурьмы, 0,02 окиси калия, 98,3 носителя (синтетический электрокорунд) помещали в трубчатом реакторе аналогично примеру 1. Процесс окисления проводили при температуре каталитического слоя, равной 400-440 С. Смесь паров нафталина и воздуха содержала 39,0 г нафталина в 1 нм, по дача на катализатор нафталина состав ляла 105 г/л в 1 ч. Анализ газов пос ле реакции показал превращение нафталина, мол.%: Во фталевый ангидрид 66,6 В малеиновый ангидрид 6,2 В нафтохинон -3,7 в со и С024,9 Непрореагировавший нафталин 17,5 П р и м е р..8. Окисление о-ксйлола. Катализатор, имеющий состав, аналогичный указанному в примере 2, помещали в трубчатом реакторе, описанном, в примере 1. Смесь паров о-ксилола с воздухом при соотношении 41,5 г о-ксилола на 1 м З воздуха вводили в реактор. Скорость подачи на катализатор о-ксилола составляла 160 г/л в 1 ч. Температура каталитического слоя равнялась 400-46б С. Анализ газов после реакции показал превращение, мол.%: Во фталевый ангидрид 69,9 В малеиновый ангидрид 9,4 Во фталидО , 2 В о-толуиловый альдегид Следы В бензойную кислоту Следы В СО и С0220,1 Непрореагировавший о-ксилол 0,4 Пример 9. Окисление смеси нафталин-о-ксилол. Состав катализатора, как в примере 1. В реактор вводили смесь паров углеводородов с воздухом, содержащую 41,9 г углеводородов на 1 м воздуха. Соотношение углеводородов в сырьевой смеси: нафталин 80,о-ксилол 20%. Скорость подачи на катализатор смеси углеводородов составляла 165 г/л в 1 ч. Температура каталитического слоя равня- лась 365-462 с. Анализ газов после реакции показал превращение, мол,: Во. фталевый ангидрид80,5 В малеиновый ангидрид 7,0 В нафтохинонО, 2 Во фталидО , 3 В о-толуиловый альдегидСледы В бензойную кислоту Следы В СО и СО210,7 Непрореагировавший о-ксилол 0,5 Пример 10. Окисление смеси нафталин-о-ксилол. Состав катализато ра, какв примере 1. В реактор вводили смесь паров углеводородов с воз духом, содержащую 40,7 г углеводородов в 1 м2 воздуха. Соотношение углеводородов в сырьевой смеси: нафта.Формула - изобретения

1-. Способ получения фталевого ангидрида путем газофазного окисления нафталина и/или о-ксилола воздухом при концентрации углеводорода в реакционной смеси 37-45 г на 1 м- воздуха в присутствии.катализатора на основе пятиокиси ванадия, содержащего носи-. тель, при температуре слоя катализа тора 300-520 С и скорости подачи углеводорода на катализатор 100-300 г/л в 1ч, отличающийся тем.

Т а б л .и ц а

что, с целью упрощения процесса, в качестве катализатора используют пятиокнсь ванадия и трехокись cypbivjbi при их весовом сооткошении 100:5-30, соответственно, или пятиокись ванадия, трехокись сурьмы и сульфат или окись щелочного металла при их весовом соотношении 100:10-15:0,5-4,0, соответственно, при этом катализатор содержит носитель с удельной поверхностью -0,1-1 , О м2/г при весовом соотношении пятиокись ванадия : носитель 1:8,5-70, соответственно. лин 20, о-ксилол 80%. Скорость подачи на катализатор смеси углеводородов составляла 137,8-г/л в 1 ч. Температура каталитического слоя равнялась 402-456 С. Анализ газов после реак- ции показал превращение, мол.%: Во фталевый ангидрид В малеиновый ангидрид В нафтохинон В о-толуиловый альдегид Во фталид В СО и СО2 Непрореагировавший о-ксилол 0,23 Непрореагировавший нафталинСледы В табл. 2 приведены полученные результаты.9786896 10

щ и Я с я тем, что в качестве ще-кл. 260-346.4,, опублик. 1977.

лочного металла используют натрий.3. Акцептованная заявка ФРГ

Источники информации, 2321799, кл. 12 g 11/06,

принятые во внимание приэкспертизеопублик. 1973.

кл.. 12014, опублик. 1968. кл. 12014, опублик. 1973 (прототип)