DE1220407B - Process for the production of pure phthalic anhydride - Google Patents
Process for the production of pure phthalic anhydrideInfo
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1220407
B 76154IV b/12 ο
2. April 1964
7. Juli 19661220407
B 76154IV b / 12 ο
April 2, 1964
July 7, 1966
Es ist z. B. aus der deutschen Patentschrift 1144 709 bekannt, daß man bei der Gasphasenoxydation von o-Xylol an Oxydationskatalysatoren in Gegenwart von Brom oder flüchtigen Bromverbindungen Phthalsäureanhydrid erhält. Es ist ferner aus der USA.-Patentschrift 2 521 466 bekannt, daß man aus o-Xylol hergestelltes Rohphthalsäureanhydrid durch fraktionierte Kristallisation aus Xylol oder durch fraktionierte Destillation reinigen kann. Dabei erhält man ein zwar analytisch reines, aber beim Erwärmen vergilbendes Phthalsäureanhydrid.It is Z. B. from German patent specification 1144 709 known that in the gas phase oxidation of o-xylene over oxidation catalysts in the presence of Bromine or volatile bromine compounds containing phthalic anhydride. It is also from the USA patent 2,521,466 known that crude phthalic anhydride prepared from o-xylene is fractionated by Can purify crystallization from xylene or by fractional distillation. You get a though analytically pure, but yellowing phthalic anhydride when heated.
Es wurde nun gefunden, daß man reines, beim Erwärmen nicht vergilbendes Phthalsäureanhydrid aus Rohphthalsäureanhydrid, das durch Oxydation von o-Xylol mit Sauerstoff oder solchen in molekularer Form enthaltenden Gasen in der Dampfphase bei 250 bis 600 0C und Verweilzeiten von 0,5 bis 50 Sekunden unter Mitverwendung von Brom oder einer flüchtigen Bromverbindung an einem vanadinoxydhaltigen Katalysator erhalten worden war, durch Reinigung mittels Destillation oder Kristallisation gewinnt, wenn man das Rohphthalsäureanhydrid zunächst aus o-Xylol fraktioniert kristallisiert und dann das abgetrennte Kristallisat, gegebenenfalls nach einer Wäsche mit Xylol, fraktioniert destilliert und gegegebenenfalls die beim Umkristallisieren erhaltene Mutterlauge als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Phthalsäureanhydrid verwendet.It has now been found that pure phthalic anhydride, which does not yellow when heated, is obtained from crude phthalic anhydride, which is obtained by oxidation of o-xylene with oxygen or such gases containing molecular form in the vapor phase at 250 to 600 ° C. and residence times of 0.5 to 50 Seconds with the use of bromine or a volatile bromine compound on a vanadium oxide-containing catalyst was obtained by purification by distillation or crystallization if the crude phthalic anhydride is first fractionally crystallized from o-xylene and then the separated crystals are fractionated, optionally after washing with xylene distilled and optionally the mother liquor obtained during recrystallization is used as starting material for the production of phthalic anhydride.
Überraschenderweise wird bei der Reihenfolge des Reinigungsverfahrens entsprechend der Erfindung, nämlich erst Kristallisation aus o-Xylol und nachfolgende Destillation, ein hochreines, nicht vergilbendes Phthalsäureanhydrid erhalten, während bei der umgekehrten Reihenfolge, nämlich erst Destillation und dann Kristallisation aus o-Xylol, nur ein beim Lagern vergilbendes Phthalsäureanhydrid erhalten werden kann.Surprisingly, in the order of the cleaning process according to the invention, namely first crystallization from o-xylene and subsequent distillation, a highly pure, non-yellowing Phthalic anhydride is obtained, while in the reverse order, namely first distillation and then crystallization from o-xylene, only a phthalic anhydride which turns yellow on storage is obtained can be.
Die Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus o-Xylol ist bekannt. Als Ausgangsmaterial verwendet man Reia-o-Xylol (99,5%) oder Handels-o-Xylol (95%). Man; kann aber auch o-Xylol mit nur 92% o-Xylolgehalt verwenden, _ wobei der Rest meist aus den anderen Xylolen, Äthylbenzol und/oder Naphthalin sowie Indan bzw. Methylindan besteht.The production of phthalic anhydride from o-xylene is known. The starting material is used Reia-o-xylene (99.5%) or commercial o-xylene (95%). Man; but can also o-xylene with only 92% o-xylene content use, _ with the remainder mostly from the other xylenes, ethylbenzene and / or naphthalene as well as indane and methylindane.
Das Phthalsäureanhydrid wird in üblicher Weise durch Kondensation aus den Reaktionsgasen und
Dämpfen abgetrennt und anschließend gereinigt. Nach der Erfindung erfolgt diese Reinigung durch Umkristallisieren
aus o-Xylol, wobei man je Mol Phthalsäureanhydrid 1,2 bis 1,8 Mol Xylol verwendet.; Das Umkristallisieren
kann chargenweise oder kontinuierlich vorgenommen werden. Für die Abtrennung des um-Verfahren
zur Gewinnung von reinem
PhthalsäureanhydridThe phthalic anhydride is separated off from the reaction gases and vapors in the usual way by condensation and then purified. According to the invention, this purification is carried out by recrystallization from o-xylene, 1.2 to 1.8 moles of xylene being used per mole of phthalic anhydride. The recrystallization can be carried out batchwise or continuously. For the separation of the um process for the extraction of pure
Phthalic anhydride
Anmelder:Applicant:
Badische Anilin- & Soda-FabrikAniline & Soda Factory in Baden
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/RheinAktiengesellschaft, Ludwigshafen / Rhein
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr. Helmut Nonnenmacher,Dr. Helmut Nonnenmacher,
Dr. Max Appl,Dr. Max Appl,
Dr. Jürgen Haug,Dr. Jürgen Haug,
Dr. Konstantin Andrussow, Ludwigshafen/RheinDr. Konstantin Andrussow, Ludwigshafen / Rhine
kristallisierten Phthalsäureanhydrids werden üblichecrystallized phthalic anhydride are common
ao Trennvorrichtungen, z. B. Filternutschen, Filterpressen, Zentrifugen, Drehfilter oder Dekanter, verwendet. Zweckmäßig wäscht man anschließend das Phthalsäureanhydridkristallisat mit z. B. 500 bis 1200 g Rein-Xylol je Kilogramm Phthalsäureanhydrid. Die dabei erhaltene Waschlösung kann man für den nächsten Umkristallisationsansatz verwenden.ao separating devices, e.g. B. Nutsche filters, filter presses, centrifuges, rotary filters or decanters are used. It is expedient to then wash the phthalic anhydride crystals with z. B. 500 to 1200 g pure xylene per kilogram of phthalic anhydride. The washing solution obtained can be used for the next one Use recrystallization approach.
Nach der Reinigung durch Umkristallisieren wird das Phthalsäureanhydrid zweckmäßig nach Trocknung, d. h. nach Abtreiben des Xylols, z. B. unter vermindertem Druck, in üblicher Weise fraktioniert destilliert, d. h. bei einem Druck von 10 bis 400 Torr und bei Temperaturen von 134 bis 2570C unter Verwendung von Kolonnen mit 5 bis 30 theoretischen Böden. Es ist vorteilhaft, die beim Umkristallisieren des Rohphthalsäureanhydrids aus o-Xylol erhaltene Mutterlösung als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Phthalsäureanhydrid zu verwenden. Sie enthält auch die Bromverbindungen, die zunächst als Verunreinigungen im Rohphthalsäureanhydrid enthalten sind. In diesem Fall kann man bei der Herstellung des Phthalsäureanhydrids auf einen gesonderten Zusatz von flüchtigen Bromverbindungen ganz oder zum Teil verzichten.After purification by recrystallization, the phthalic anhydride is expediently after drying, ie after driving off the xylene, for. B. under reduced pressure, fractionally distilled in the usual way, ie at a pressure of 10 to 400 Torr and at temperatures of 134 to 257 0 C using columns with 5 to 30 theoretical plates. It is advantageous to use the mother liquor obtained when the crude phthalic anhydride is recrystallized from o-xylene as the starting material for the production of phthalic anhydride. It also contains the bromine compounds, which are initially contained as impurities in the crude phthalic anhydride. In this case, in the preparation of the phthalic anhydride, a separate addition of volatile bromine compounds can be completely or partially dispensed with.
a) Umkristallisationa) recrystallization
9750 g eines bei der Oxydation von o-Xylol mit9750 g of one in the oxidation of o-xylene with
Luft an einem Katalysator der ZusammensetzungAir on a catalyst of the composition
so 8,15% V2O5, 1,69% MoO3, 0,16% P2O5, 0,10% Ag2O, 10,4% Na2S2O7, 30,5% K2S2O7 und 49,0 % SiO2 bei einer Temperatur von 3250C unter Zufuhrso 8.15% V 2 O 5 , 1.69% MoO 3 , 0.16% P 2 O 5 , 0.10% Ag 2 O, 10.4% Na 2 S 2 O 7 , 30.5% K 2 S 2 O 7 and 49.0% SiO 2 at a temperature of 325 0 C with supply
609 588/428609 588/428
:i .1J22O 4&Ψ : i .1J22O 4 & Ψ
von 1,44 g o-Xylolbromid je 100 g o-Xylol erhaltenen Rohphthalsäureanhydrids der Zusammensetzung 92 Gewichtsprozent Phthalsäureanhydrid, 1,2 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und 0,62 °/0 Brom in gebundener Form werden aus 11 750 g Waschxylol durch Erhitzen auf 125°C und-langsames Abkühlen auf 10° C umkristallisiert, wobei· man Waschxylol als Lösungsmittel verwendet, das beim Nachwaschen und Trocknen einer vorhergehenden Kristallisationscharge erhalten wurde. c ■■ ■of 1.44 g o-Xylolbromid per 100 g o-xylene obtained Rohphthalsäureanhydrids the composition 92 weight percent of phthalic anhydride, 1.2 weight percent maleic anhydride and 0.62 ° / 0 bromine in bound form are of 11 750 g Waschxylol by heating to 125 ° C and-slow cooling to 10 ° C., recrystallized using washing xylene as solvent, which was obtained after washing and drying a previous crystallization batch. c ■■ ■
Man erhält beim Abfiltrieren 11 050 g Filtrat, das 89 Gewichtsprozent o-Xylol, 5,5 Gewichtsprozent Phthalsäureanhydrid, 0,73 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und 0,505 Gewichtsprozent Brom enthält. Nach Zusatz von 42 g o-Xylylbromid erhält man ein Gemisch, das als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Phthalsäureanhydrid geeignet ist. So erhält man bei Verwendung dieses Gemisches unter den vorstehend in diesem Beispiel angegebenen Reaktionsbedingungen ein Rohphthalsäureanhydrid mit einer Zusammensetzung von 93 Gewichtsprozent Phthalsäureanhydrid, 1,2 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und 0,68 Gewichtsprozent Brom in gebundener Form.On filtering off 11,050 g of filtrate are obtained, the 89 percent by weight of o-xylene, 5.5 percent by weight Contains phthalic anhydride, 0.73 percent by weight maleic anhydride and 0.505 percent by weight bromine. After adding 42 g of o-xylyl bromide, a mixture is obtained which is used as the starting material for the production of phthalic anhydride is suitable. So you get when using this mixture under the reaction conditions given above in this example with a crude phthalic anhydride a composition of 93 weight percent phthalic anhydride, 1.2 weight percent maleic anhydride and 0.68 weight percent bromine in bound form.
Das umkristallisierte Phthalsäureanhydrid, wird mit 10 000 g o-Xylol gewaschen, wobei 10 550 g Waschxylol erhalten werden: Durch Erhitzen des Phthalsäureanhydrids auf 100 0C werden weitere 1200 g o-Xylol abgetrieben. Beide flüssigen Fraktionen können zum Umkristallisieren von Rohphthalsäureanhydrid verwendet werden. Nach dem Waschen und Trocknen werden 8700 g Phthalsäureanhydrid mit einem Gehalt von 97 Gewichtsprozent Phthalsäureanhydrid, 0,41 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und 0,11 Gewichtsprozent Brom in Form von organischen Bromverbindungen erhalten.The recrystallized phthalic anhydride is washed with 10,000 g of o-xylene, with 10 550 g Waschxylol are obtained: By heating of the phthalic anhydride at 100 0 C for a further 1200 g of o-xylene are aborted. Both liquid fractions can be used to recrystallize crude phthalic anhydride. After washing and drying, 8700 g of phthalic anhydride containing 97 percent by weight of phthalic anhydride, 0.41 percent by weight of maleic anhydride and 0.11 percent by weight of bromine are obtained in the form of organic bromine compounds.
b) Destillationb) distillation
Verschiedene Rohphthalsäureanhydride werden
durch fraktionierte. Destillation nachgereinigt.Various crude phthalic anhydrides are made
through fractional. Purified distillation.
In den nachfolgenden vier Tabellen sind Bedingungen und Ergebnisse für Destillationen wiedergegeben, die sich auf die Destillation vonThe following four tables show the conditions and results for distillations, referring to the distillation of
ba) umkristallisiertem Phthalsäureanhydrid, das nach a) erhalten wurde, in einer 50 cm langen,, gläsernen Füllkörperkolonne mit 5 theoretischen Böden (Tabelle 1) beziehen,ba) recrystallized phthalic anhydride, which was obtained according to a), in a 50 cm long, glass Refer to packed column with 5 theoretical plates (Table 1),
bB) Reaktionsprodukt, wie es, als -Rohphthalsäureanhydrid für die v UmkristaUisation verwendet
wird, in der gleichen Destillationsapparatur wie vorstehend (Tabelle 2) beziehen,
bc) Reaktionsprodukte wie es für bb) verwendet ■ wurde, in einer 2 m langen Feinfraktioriierkolo'nne
mit 92 theoretischen Böden (Tabelle 3) beziehen, bd) Reaktionsprodukt, wie es für bb) verwendet
wurde, das jedoch vor der Destillation mit 2,3 Teilen Natriumhydroxyd auf 100 Teile Rohphthalsäureanhydrid
24 Stunden auf 250° C erhitzt worden war, um das Brom zu binden (Tabelle 4).bB) reaction product, as it is used as -Rohphthalsäureanhydrid for UmkristaUisation v,) relate in the same distillation apparatus as described above (Table 2,
bc) Relate reaction products as used for bb) in a 2 m long fine fractionation column with 92 theoretical plates (Table 3), bd) Reaction product as used for bb), which, however, before the distillation with 2, 3 parts of sodium hydroxide to 100 parts of crude phthalic anhydride had been heated to 250 ° C. for 24 hours in order to bind the bromine (Table 4).
beziehen.relate.
Als Reinheitskriterien dienen der Bromgehalt des Destillates und der Farbvergleich der verflüssigten und 3 Stunden auf 250° C temperierten Destillationsfraktion mit der von ASTM-Standard-Designation D1209-54 angegebenen Farbvergleichslösung nach H a ζ e η (American Chemical Journal, Bd. 14 [1892], S. 300).The bromine content of the distillate and the color comparison of the liquefied one serve as purity criteria and 3 hours at 250 ° C tempered distillation fraction with the ASTM standard designation D1209-54 specified color comparison solution H a ζ e η (American Chemical Journal, Vol. 14 [1892], p. 300).
Einsatz ..:......... 1000gUse ..: ......... 1000g
Rücklauf verhältnis 1:1Return ratio 1: 1
as Druck- 80Torras pressure 80 torr
BromgehaltBromine content
Farbvergleich HazenzahlColor comparison Hazenzahl
300 bis 350300 to 350
20bis 6020 to 60
100 bis 150100 to 150
Vorlauf 95 g95 g
Hauptfraktion 730 g
Nachfraktion 84 g 0,016Main fraction 730 g
Post fraction 84 g 0.016
Rückstand 77 g 1,37Residue 77 g 1.37
*) = Der Bromgehalt liegt unter der Erfassungsgrenze von
. 0,005%.
... Tabelle 2*) = The bromine content is below the detection limit of. 0.005%.
... Table 2
Einsatz 1000 gUse 1000 g
Rücklaufverhältnis 1:1Return ratio 1: 1
Druck 80 TorrPressure 80 torr
Einsatz 1180 gInsert 1180 g
Druck 80 TorrPressure 80 torr
Einsatz 1300 gUse 1300 g
Druck 80 TorrPressure 80 torr
Zum Vergleich wird ein Phthalsäureanhydrid, das durch Destillation gereinigt wurde, nach der Destil- ao
lation durch Umkristallisieren aus o-Xylol gereinigt. 200 g der sechsten und siebten Fraktion des Destillats
entsprechend vorstehendem Beispiel bc) (Tabelle 3) werden aus 2000 g o-Xylol umkristaUisiert, anschließend
bei 20° C mit 1000 g frisch destilliertem o-Xylol gewaschen und bei 100° C unter einem Druck von
0,3 at absolut von o-Xylol befreit. Der Bromgehalt dieses Phthalsäureanhydrids liegt bei 0,105%, und
der Farbvergleich ergibt eine Hazenzahl von 300 bis 350. Auch bei nachträglichem Umkristallisieren unter
Luftausschluß, z. B. in einer Stickstoffatmosphäre, wird kein Phthalsäureanhydrid erhalten, das
bessere Hazenzahl aufweist.For comparison, a phthalic anhydride that has been purified by distillation is purified by recrystallization from o-xylene after the distillation. 200 g of the sixth and seventh fractions of the distillate according to example bc) above (Table 3) are recrystallized from 2000 g of o-xylene, then washed at 20 ° C. with 1000 g of freshly distilled o-xylene and at 100 ° C. under a pressure of 0.3 at absolute freed from o-xylene. The bromine content of this phthalic anhydride is 0.105% and the color comparison shows a Hazen number of 300 to 350. Even with subsequent recrystallization with exclusion of air, e.g. B. in a nitrogen atmosphere, no phthalic anhydride is obtained, the
has a better Hazenumber.
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