CS216601B1 - Způsob separace ftalanhydridu z paro-plynných směsí - Google Patents

Abstract

Vynález představuje nový, kontinuální způsob Izolace ftalanhydridu z psro- -plynných směsí, vzniklých katalytickou oxidací naftalenu nebo o-xylenu vzduchem, obsahujících 0,2 až 2 obj. % par ftalanhydridu a dalěí nečistoty, např. maleinanhydrid, naftochinon aj., při němž se současně s ochlazováním paroplynné směsi na teplotu 50 až 100 °C přivádí do ní plynopropustnými stěnami krystalizátoru vzduch rovnoměrně rozdělený po celé jeho obvodové ploSe s teplotou klesající ze 100 až 200 °C na teplotu 20 až 80 °C při klěsající rychlosti z 5,5 až 0,5 cm/s v místě vstupu uvedené směsi do krystalizátoru na rychlost 0,5 až 0,02 cm/s v místě výstupu směsí z krystalizátoru. Vynález Je využitelný především ve výrobě ftalanhydridu.

Description

Vynález se týká způsobu separace ftalanhydridu z paro-plynných směsí vzniklých oxidací naftalenu nebo o-xylenu vzduchem.

Ftalanhydrid se velmi často vyrábí katalytickou oxidací naftalenu nebo o-xylenu vzduchem. Paro-plynná směs po oxidaci naftalenu obsahuje páry látek kondenzovatelných při standardních podmínkách, a to podle podmínek oxidace: 0,2 až 2 obj. % par ftalanhydridu, 0,005 až 0,05 obj. % par maleinanhydridu, 0,006 až 0,05 obj. % par 1,4 naftochinonu, 0,005 až 0,04 obj. % dehtovitýeh látek, 1 až 10 obj. % vodní páry, dále plyny nekondenzující za standardních podmínek, jako kysličník uhličitý, dusík, kyslík. Par-plynná směs vzniklá oxidací o-xylenu obsahuje 0,2 až 4 obj. % par ftalahhydridu,

0,02 až 0,6 obj. % par maleinanhydridu, 0,01 až 0,1 obj. % par kyseliny benzoové,

0,01 až 0,15 obj. % par citrakonanhydridu, 1 až 10 obj. % vodní páry a rovněž kyslík, dusík a kysličník uhličitý. Koncentrace par ftalanhydridu je v obou případech poměrně nízká, což působí potíže při separaci tuhého ftalanhydridu.

Na separaci ftalanhydridu z paro-plynných směsí jsou v literatuře popsány a řadou patentů jsou chráněny postupy, při kterýoh se směs ochlazuje na vhodnou teplotu volenou tak, aby zkondenzovaly prakticky veáusré páry ftalanhydridu s minimálním podílem kondenzovatelných příměsí. Po oddělení tuhého produktu odchází pak hlavní podíl par příměsí s nekondenzujícími plyny. Kondenzace ee velmi často provádí na chlazených površích, většinou trubkových, z nichž se kondenzát většinou periodicky odtavuje.

Tento postup je chráněn velkým počtem patentů, např. DOS č. 2 442 420, USA patent č. 3 819 333, DOS č. 2 312 088, DOS č. 2 2ý5 400, britský patent č. 1 235 360, USA patent č. 3 705 617 a další, lišící se buS v konstrukčním uspořádání nebo podmínkách procesu.

Dále je skupina patentů chránících způsob separace ftalanhydridu z paro-plynných směsí ve fluidní vrstvě na granulích ftalanhydridu různé velikosti a při různých teplotách, např. SSSR patent fi. 315 429, DOS č. 2 243 689 chrání kontinuální po-stup,

USA patent č. 2 817 416 udává teplotu granulí na počátku 52 °C a plynná směsi 132 až 538 °C až do vyrovnání teplotního gradientu, pak se náplň znovu ochladí. Nevýhody tohoto způsobu spočívají v obtížném frakcionování produktu pro získání nových granulí pro kontinuální proces, slepování granulí v případě ftalanhydridu a dále je to nežádoucí kondenzace též na stěnách zařízení. Tirstva produktu snižuje rychlost přestupu tepla stěnou, proto se ochlazování směsi a odběr sublimačního tepla par ftalanhydridu provádí chladnějším fluidačním plynem nebo ee granule cirkulují a chladí mimo desublimační zařízení, což značně komplikuje celý proces.

Další skupina patentů chrání způsob separace ftalanhydridu ochlazováním paro-plynných směsí vypařováním vstřikované vody. Na příklad francouzský patent δ. 1 209 169, podle něhož se ftalanhydrid, vyrobený katalytickou oxidací uhlovodíků ve vzduchu pří 350 °C, získává ze směsi jejím ochlazováním vstřikováním vody v sadě kondenzátorů,

216 601 í

dále podle DOSu δ. 2 416 457 se ftalanhydrid, získaný oxidací o-xylanu izoluje z reakční směsi z kapalného destilačního zbytku, který se ochlazuje vstřikovanou vodou a směs postupuje do nádoby s vodou, kde vznikají granule produktu. Podle USA patentu č. 2 071 329 přichází horké paro-plynná reakční směs do přímého kontaktu s přebytkem vody, v níž se ftalanhydrid hydratuje ne kyselinu ftalovou a z roztoku nebo suspenze se pak odděluje kyselina ftalová, která se pak musí dehydratovat na ftalanhydrid. Britský patent č. 944 232 chrání postup izolace ftalanhydridu z paro-plynných směsí, do nichž se vstřikuje tryskou voda na vstupu do cyklonového separátoru. Směs se ochladí vypařováním vody, přičemž se vylučuje tuhý ftalanhydrid a ten se současně v separátoru odděluje od nekondenzovatelných plynů. Proces separsee probíhá při teplotě 80 až 100 °C, aby se zabránilo kondenzaci maleinanhydridu, který vzniká jako vedlejší produkt. Stěny zásobníku produktu jsou udržovány ne teplotě 130 až 160 °C. V patentu se neuvádí data o účinnosti separace ftalanhydridu ze směsí, vlhkosti produktu ani účinnosti dělení od příměsí. Lze očekávat, že pro krátkou dobu kontaktu směsi s vodní disperzí v cyklonovém kondenzátorů bude produkt obsahovat bu3 příliš mnoho vody, nebo bude nízká účinnost separace.

Podle NSR patentu č. 857 052 se ftalanhydrid odděluje z paro-plynných směsí ochlazováním jen takovým množstvím vody, která se stačí v průběhu procesu vypařit, takže se získá v podstatě suchý produkt. Teplote výstupních plynů se pohybuje v mezích 70 až 85 °C. Stěny kondenzátorů jsou vyhřívány na teplotu o několik stupňů vyšší než chlazená paro-plynná směs, aby se zabránilo usazování produktu.

Předložený vynález představuje nový, kontinuální způsob izolace ftalanhydridu z paro-plynných směsí, vzniklých katalytickou oxidací naftalenu nebo o-xylenu vzduchem. Směs, vzniklá oxidací naftalenu, obsahuje obvykle 0,2 až 2 obj. % par ftalenhydridu, 0,005 až 0,05 obj. % par maleinanhydridu, 0,006 až 0,05 obj. % par 1,4 naftochinonu, 0,005 až 0,04 obj. % dehtovitých látek, 1 až 10 obj. % vodní páry a dále směs plynů nekondenzovatelných za standardních podmínek (dusík, kyslík, kysličník uhličitý).

Směs vzniklé katalytickou oxidací o-xylenu obsahuje obvykle 0,2 až 4 obj. % par ftalanhydridu, 0,02 až 0,6 obj. % par maleinanhydridu, 0,01 až 0,1 obj. % par kyseliny benzoové, 0,01 až 0,15 obj. % par citrakonanhydridu, 1 až 10 obj. % vodní páry a rovněž dusík, kyslík a kysličník uhličitý. Paro-plynné směsi se po výstupu z reaktoru ochlazují ve výměníků na teplotu asi 150 až 200 °C a kontinuálně se přivádějí do krystalizátorů, kde se ochlazují a částečně kondenzují vypařováním jemně dispergované vody, rozptylované ve směsích.

Podstatou předloženého vynálezu je postup, při němž se do paro-plynných směsí, ochlazovaných shora uvedeným způsobem na teplotu 50 až 100 °C, přivádí vzduch plynopropustnými stěnami krystalizátorů rovnoměrně rozdělený po celé jého obvodové ploše, β teplotou klesajífeí postupně ze 100 až 200 °C a rychlostí 5,5 až 0,5 cm/s v místě

216 6 01 vstupu jmenovaných směsí do krystalizétoru na teplotu 20 až 80 °C a rychlostí 0,5 až 0,02 cm/s v místě výstupu směsí a kryatalizačí pouze v objemu pero-plynných směsí zísaknýčh oxidací naftalenu se izoluje ftalanhydrid s obsahem příměsí 0,07 až 0,22 hmot. % a krystalizaci v objemu paro-plynných směsí získaných oxidaci o-xylenu se izoluje ftalanhydrid s obsahem příměsí 0,3 až 1,2 hmot. % a vlhkostí 0,0 až 0,1 hmot. % Stěny krystalizétoru zůstávají bez tuhých usazenin. Produkt se kontinuálně odděluje od nezkondenzováných částí jmenovaných směsí filtrací nebo v cyklonu, profukuje se suchým, popřípadě teplým vzduchem k odstranění zbytků vlhkých plynných směsí a transportuje se obvyklým způsobem z aparátu, například šnekovým dopravníkem. Teplota zbytků paro-plynných směsí vystupujících z aparátu se řídí koncentrací kondenzovatelných příměsí ve vstupních směsích s přípustným obsahem vlhkosti a pohybuje se v rozmezí 50 až 100 °C.

Ftalanhydrid vyrobený oxidací naftalenu a separovaný způsobem podle předloženého vynálezu dosahuje čistoty vyšší něž 99,8 % a ftalanhydrid vyrobený oxidací o-xylenu dosahuje čistoty vyšší než 98,8 % v jednom stupni separace při účinnosti izolace z paro-plynných směsí vyšší než 98

Rychlost vzduchu přiváděného plynopropustnými stěnami závisí na teplotě, koncentra ci a rychlosti paro-plynných směsí.

Plynopropustné stěny krystalizétoru jsou vyrobeny z hustě tkané tkaniny skleněné, polyesterové nebo z jiných umělých hmot. Propustnost vzduchu je maximálně 60 m^ na 1 m² stěny při minimálním rozdílu tlaků 133 Fa.

Použití uvedeného způsobu je vysvětleno následujícími příklady.

Příklad 1

Surový ftalanhydrid, obsahující 0,5 hmot. % maleínanhydridu a 0,5 hmot. % 1,4 naftochinonu, byl sublimován rychlostí 1,6 kg/h ve fluidním sublimáťoru s inertní •5 fluidní vrstvou fluidovanou 50 m horkého vzduchu za hodinu. Vzniklá paro-plynné směs s teplotou 170 °C byle filtrována kovovým filtrem*k zachycení unášených mechanických nečistot a pak byla přiváděna do krystalizétoru současně s 2,8 1 jemně dispergované vody za hodinu z trysky umístěné v hlavě krystalizétoru. Plynopropustnými stěnami krystalizétoru bl přiváděn do směsi vzduch s teplotou snižovanou postupně ze 150 °C a rychlostí 5,5 cm/s v místě vstupu paro-»plynné směsi do krystalizátoru na teplotu 30 °C a rychlost 0,06 cm/s při Je jím výstupu z krys.telizátoru a vyloučený tuhý produkt byl oddělen od nezkondenzované části paro-plynné směsi ve filtru s hustě tkanou filtrační plachetkou. Produkt se shromažSoval v jímce, do níž bylo přiváděno 1,5 m^/h vzduchu při teplotě 70 °G k odstranění zbytků vlhké směsi. Téplota paro-plynné směsi vystupující z filtru ,byla 70 °C. Vždy asi po 4 hodinách byly zbytky produktu odstraněny z filtrační plachetky poklepem. Na stěnách krystalizétoru nebyl žádný tuhý nános. Za

216 601 hodiny provozu bylo získáno 6,18 kg produktu, tj. 96,5 hmot. % z dávkovaného množství» tj. 99,2 hmot. % teoreticky získatelného množství. Produkt obsahoval 0,011 hmot. % maleinanhydridu a 0,200 hmot. % 1,4 naftochinonu, 0,04 hmot. % vlhkosti. Jeho čistota tedy bez zřetele na vlhkost byla 99,79 %. (Průtoky jsou uváděny v m^ při teplotě 20 °0 a atmosférickém tlaku.)

Příklad 2

Ve stejném zařízení jako v příkladu 1 byl sublimován surový ftalanhydrid obsahující 1 hmot. % maleinanhydridu a 1 hmot. % 1,4 naftochinonu za jinak stejných podmínek. Vzniklá paro-plynná směs byla ochlazována v krystalizátoru 2,3 1 jemně rozptýlené vody za hodinu a její teplota při výstupu z filtru byla 90 °C. Rychlost vzduchu plynopropustnými stěnami krystalizátoru v místě vstupu směsi byla 0,5 cm/s a jeho teplota 180 °C a v místě výstupu směsi byla jeho rychlost 0,2 cm/s a teplota 50 °C.

Na stěnách krystalizátoru nebyl pozorován žádný nános po 8 hodinách pokusu. Po 4 h bylo získáno 5,6 kg produktu, tj. 87,5 hmot. %, z dávkovaného množství, tj. 98 hmot. % teoreticky získatelného množství. Produkt obsahoval 0,0030 hmot. % maleinanhydridu a 0,66 hmot. % 1,4 naftochinonu. Jeho čistota byla 99,93 %.

Příklad 3

Ve stejném zařízení jako v příkladu 1 byl sublimován surový ftalanhydrid obéahující 10 hmot. % maleinanhydridu a 2 hmot. % kyseliny benzoové, rychlostí 3,2 kg/h při teplotě 180 °C za jinak stejných podmínek jako v příkladu 1. Vzniklá paro-plynná směs byla ochlazována v krystalizátoru 3,3 1 jemně rozptýlené vody za hodinu a její teplota při výstupu z filtru byla 100 °C. Rychlost vzduchu plynopropustnými stěnami kryetalizátoru v místě vstupu směsi byla 3 cm/s, jeho teplota 170 °C a v místě výstupu aměsi z krystalizátoru byla jeho rychlost 0,1 cm/s a teplota 30 °C. Po 4 hodinách pokusu nebyl na stěnách krystalizátoru zpozorován žádný tuhý nános. Za 2 hodiny bylo získáno 4,9 kg produktu, tj. 76,6 hmot. % z dávkovaného množství suroviny, tj. 97,7 hmot. % teoreticky získatelného ftalanhydridu. (V parách odchází asi 10 % nezkondenzovaného ftalanhydridu a asi 12 % příměsí.) Produkt obsahoval 0,2 hmot. % maleinanhydridu a 0,1 hmot. % kyseliny benzoové.

Příklad 4

Ve stejném zařízení jako v příkladu 1 byl sublimován surový ftalanhydrid obsahující 2 hmot. % maleinanhydridu a 0,5 hmot. % kyseliny benzoové'za jinak stejných podmínek jako v příkladu 3. Vzniklá paro-plynná směs byla ochlazována v krystalizátoru 3,8 1 jemně dispergované vody a teplota směsi při výstupu z filtru byla 60 °C. Rychlost vzduchu plynopropustnými stěnami krystalizátoru v místě vstupu byla 4 cm/s a jeho teplota 160 °C, v místě výstupu byla rychlost vzduchu 0,3 cm/s a jeho teplota

216 601 °C. Stěny krystalizátoru byly po 4 h pokusu bez tuhého nánosu. Za 2 h bylo získáno

6,16 kg produktu, tj. 96,3 hmot. % z dávkovaného množství surového ftalanhydridu, tj. 98,5 hmot. % teoreticky získatelného množství. Produkt obsahoval 0,3 hmot. % maleinanhydridu a 0,2 hmot. % kyseliny benzoové.

Claims (1)

1. PfiEDMfiT vynálezu

   Způsob separace ftalanhydridu z paro-plynných směsí, vzniklých oxidací naftalenu vzduchem, obsahujících 0*2 až 2 obj. % par ftalanhydridu, 0,005 až 0,05 obj. % par maleinanhydridu, 0,006 až 0,05 obj. % par 1,4 naftochinonu, 0,005 až 0,04 obj. % dehtovitých látek, 1 až 10 obj. % vodní páry, dále nekondenzovatelné plyny jako kysličník uhličitý, kyslík, dusík, při němž se izoluje ftalanhydrid s obsahem příměsí 0,07 až 0,22 hmot. % a vlhkosti 0,0 až 0,1 hmot. % nebo z paro-plynných směsí, vzniklých oxidací o-xylenu vzduchem, obsahujících 0,2 až 4 obj. % par ftalanhydridu, 0,02 až 0,6 obj. % par maleinanhydridu, 0,01až 0,1 obj. % par kyseliny benzoové, 0,01 až 0,15 obj. % par citrakonarihydrldu, 1 až 10 obj. % vodní póry, dále dusík, kyslík a kysličník uhličitý, při němž se izoluje ftalanhydrid s obsahem příměsí 0,3 až 1,2 hmot. % a vlhkostí 0,0 až 0,1 hmot. % po snížení teploty paro-plynných směsí ve výměníku na 150 až 200 °C a jejich ochlazováním v krystalizátoru vypařováním jemně dispergované vody rozptylované ve Jmenovaných směsích, vyznačený tím, že současně s ochlazováním paro-plynných směsí na teplotu 50 až 100 °C se do nich přivádí plynopropustnými stěnami krystalizátoru vzduch rovnoměrně rozdělený po celé jeho obvodové ploše s teplotou klesající na 100 až 200 °C a rychlostí 5,5 až 0,5 cm/s v místě vstupu jmenovaných směsí do krystalizátoru na teplotu 20 až 80 °C a rychlostí 0,5 až 0,02 cm/s v místě výstupu směsí a ftalanhydrid krystalizuje pouze v objemu paro-plynných aměsí a pak se odděluje od nezkondenzovaných částí jmenovaných směsí ve filtru nebo v cyklonu a před transportem ze zařízení se profukováním vzduchem zbavuje zbytků vlhké směsi.