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Verfahren zum Überführen von roher Maleinsaure in einen an Stahl nicht
anhaftenden zustand Die Erfindung bezicht sich auf die Herstellung von Muleinsäureanhydrid
einschließlich der Dehydratisierung von Maleinsäure durch Destillation in gegenwart
eines mit Wasser ein azeotropes Gemisch bildenden Mittels zu Maleinsäureanhydrid.
die Erfindung betrifft ein solches Verfahren, wobei das gebildete Malsinsäur@anhydrid
mit roher maleinsäure übersättigt wird, die fumarsaure und Harze und Teerbestandteile
enthalten kann und da@u neigt, sich abzuscheiden und inen zähen, start anhaftenden
Überaug auf Stahleinrichtungen na bilden, und wobei nan dau Material auf eine Temperatur
von wenigstens 185°C bringt oder bei dUser Teaperatur hält, ui die rohe Maleinsäure
verhältnismäßig
nicht haf@@@ zu nachen. Vorzugewise betrifft sis ein solches Verfahren, wobei eine
bereits ausgebildete anhaftende feste Ablagerung des rohen Materials auf @ex vorrichtung
durch Erwärmen auf eine Temperatur von wenigstens etwa 185°C verhältnismäßig nichthaf@end
gemacht und dann mit einer Flüssigkeit, wie Wasser, dispergiert und entfernt wird.
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Maleinsäureanhydrid ist ein Stoff von technischer Bedeutung, der durch
teilweise katalytische Drydation von Be@@ol oder ähnlichen Kohlenwasser @@ffer in
@eg@wart eines Katalysators, wie Vandino@@@@ der ei@ unf einem @@@@er befinden kann,
zugänglica @@@@@ @@@@ hei@@ @@@sförmige Okydationsgemisoh kann zur teilvet@@en k@@@@@@@@
@@@ les @@@@@@@@ure@@@@drids abgekühlt und @@@ @@@@@ @@@ @@@er @@@@@ Bildung von
maleinsäure absorbiert @@@@@@ @@@@tere wird @@@oh Deh@@@ratisieren, beispiels@@@@@
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@@@@@@llche Zeit gelagert werden, che es @@ner weit@ren Det@@@@ati@n sur Erzeugung
@@@@ reinen Produkte @@@@@@@@@@ wird. Das Maleinsäureanhydrid kann @@@@@er @aleins@@@@@
übers@tt@gt sein, die @@@ großen Ante@@
Fumer@@@@@re moben einer
gewi@@@en @@@nge @arse und Teerbestandteile @@thalten und @@ter Bildung einer sähen
und anhaftenden festen Ablagerung auf oder in den verwendeten Stahleinrichtungen
ausfallen kann, Die @atfernung dieser Ablager@@g ist eine der E@mptschwierigkeiten
bei der @erstellung, e die feste subetans sehr säh ist waß @@@ mitSchwierigkeiten
aufgebrochen werden kann. Die Entfermung dieser festen subetens mit Hilfe von Hochdruckdanpf
und Wasser ist @@@erst seitrembend. Auch die Verwendung von hei@on Wasser in Wechsel
mit heiser wässriger Alkalilö@@ng hat sich bei der @@tfernung der in einen Lagerbehälter
gebildeten harten Ablagerung als wirkungslos erwie@@m.
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Diese me@@teile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren @@@@ge@@@haltet.
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Dei de@ erfindungsgemäßen Vorfahren zur Überführung von roher Na@@@@@ure
in einen an Stahl nicht @nhaftenden @@@@@@ wird der Stahl während der Berührung
mit einer übersättigten Lösung oder einem Gemisch der rohen Säure in bzw. mit Maleinsäureanhydrid
bei einer Temperatur von wenigstons 185°C gehalten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Entfernung einer
Ablagerung aus fester roher Maleinsäure.
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Hierbei wird die auf eine Tenperatur von wenigstens etwa 185°C erhitzte
Ablagerung in bei einer Temperatur von etwa 100°C gehaltenem Wasser dispergiert.
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Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren entfernbare Ablagerung ist
in der Regel ein Niederschlag, der mich aus einer Lösuig der Ablagerung in Maleinsäureanhydrid
auf Vorrichtungen aus Stahl gebildet hat.
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Während des Erhitzens befindet sich die Ablagerung vorsugeweise in
einer Flüssigkeit, wobei es sich als besonders @we@k@äßig erwiesen hat, wenn diese
Flüssigkeit vorwiegend aus Nalein@äureanhydrid bestcht.
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Bes@@@@ers gute Brgebuisse werden erzielt, wenn das Erhitzen bei einer
Tomperatur in Bereich von 185 bis 200°C durchgeführt wird.
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Die folgenden Beispiele erlutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
Teile und Prozentsätze beziehen sich zuf des Geswicht, wenn nichts anderes angegeben
ist.
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Beispiel 1 Ein 1,21 Mol-% Benzol enthaltendes Benzol-Luft-Gemisch
wird von oben nach unten durch einen rohrförmige Reaktor alt einer Durchsatzgeschwindigkeit
von 2500 (Volumen des Beschickungsgases Je Katalysatorvolumen und Stunde) bei einer
Reaktionstemperatur von 365°C unter Verwendung eines modifizierten Vanadinoxydkatalysators
(vgl. USA-Patentschrift 2 777 860) geleitet.
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Das Reaktioner@hr kann einen Innendurchmeser von 22,2 mm (7/B inch)
und das Katalysatorbett eine Höhe von etwa 3 m (10 feet) aufweisen. Das Bobr kann
von einem Temperaturregulierungemedium, wie einer Salzschmelze, geschmolzenem Metall
oder einem Kupfermantel umgeben sein.
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Das gasförmige Reaktiomsgemisch wird duroh eine Vorrichtung nur teilweisen
Kondensation geleitet, die eines oder Mehrere enkreohte Rohre von etwa 25,4 mm (1
inch) Innendurchmesser und etwa 2,4 zn (8 feet) Länge enthält. Die Rohre sind von
einet bei 53 bis 58iC gehaltenen Temperaturregulierungsmedium, , z.B. umlaufendem
Wasser, Umgeben.
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Etwa ein Drittel des Maleinsäurenhydridgehalts des Gases wird kondensiert
und tritt als Flüssigkeit aus. Der übrige Teil des Gases wird zu einem Wasserwäscher
(Kolonne oder
Turm) geleitet, worin es im Gegenstrom mit Wasser
oder wässriger Maleinsäure in der Weist in Berührung gebracht wird, daß eine 40
gewichtsprozentige Maleinsäurelösung entsteht.
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Diese 5urLg wird in einer Kolonne in Gegenwart von Xylol als azeetropes
Gemisch bildenden Mittel dehydratisiert, wobei das übergegangene Wasser abgetrennt
und das Xylol als Rückfluß in die Kolonne zuruckgefuhrt wird. Ein rohes Maleinsäureanhydrid
enthaltendes Material wird Rückstand abgezogen. Es kann etwa 20 % oder mehr Xylol
enthalten.
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Falls erwü@scht, kann ein Teil der Destillationsrücketände abgezogen
und zu einem Kühl- und Absitztank geführt werden, worin es einem Vakuum unterworfen
wird, um einen Teil des Xylole und des Maleinsäureanhydrids, das kondensiert und
zurückgeführt wird, rasch zu verdampfen, und worin die Temperatur des Gemischs auf
etwa 1300C gesenkt wird. Bai einer derartigen Behandlung fällt rohe Maleinsäure,
die eine beträchtliche Menge Fumarsäure enthält, aus und die überstehende Flüssigkeit
kann abdekantiert und in die Des tillationskolonne zurückgeführt werden0
Das
rches Maleinsäureanhydrid enthaltende Material kann @ie zu etwa 50 % Xylol enthalten.
Man kann es in Sammel-oder Lagerbobältern aufbewahren und später reinigen oder weiter
destillierzen, um den Beinheitsvorschriften genügenles Maleinsäureanhydrid zu gewinnen.
Während der Destilation und d+r Lagerung und gegebenenfalls während des Absetzens
der rohen S@ure kann. eine zä@e haftende Ablagerung gebildet werden. Sobald sich
eine beträchtliche Menge die @@r Ablagerung angesammelt hatS muß der jeweilige Teil
der Vorrichtung außer Betrieb genommen und gereinigt werien.
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Die Erfindung wird am Beispiel der Reinigung eines großen norizontalen
zylindrischen Gef@ßes aus gewöhnlichem oder rostfreiem Stahl veranschaulicht, das
zum Lagern von rohem Maleinsäureanhydrid während einer Zeitspanne von mehreren Tagen
oder Wochen Verwendet wird, bis die feste Ablagerung @arin etwa 10 bis 20 Vol.-%
det Gefäßes einnimmt. Die Vlüssigkeit wird aus dem Gefäß entfernt und der Rückstand
wird aus eine Temperatur von @@wa 190°C gebracht, wofür nan einn Heizschlange verwende@,
dis mit Dampf mit einem Druck von 24,5 atü (350 p@ig, und einer Kondensationstenperatur
von etwa 225'C beschickt wird. Dann wird wasser in das $Gefäß eingeführt, während
das Erhitzen der
Schlange fortgesetzt wird, 80 daß die Temperatur
in dem Gefäß bei etwa 100°C liegt. Die klebrige harte feste Ablagerung geht in dem
wasser rasch in Dispersich oder Lösung, ohne daß eine Bewegung angewandt wird, außer
der, die durch das Einführen von Wasser und das dabei eintretende Sieden dosselben
verursacht wird. Dann wird der Tank entleert und kenn mit Waseer von etwa 100°C
gewazehen werden. Das Gefäß ist in etwa 2 Stunden gereinigt. zur Entfernung der
flüssigkeit vor dem erhitzen kann sie bgelassen werden, oder falls die Abzugsdsen
verstopft sind, kann man hierfür einen Siphon anwenden. Stattdessen kann man die
Flüssigkeit durch Erhitzen des Gefäßinhalts giuoh absieden.
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Es wurde ein Vorgleicheversuch durchgeführt, wobei ohne Vorerhitzen
auf etwa 190°C wiederholte Male mit Wasser von 100°C heiß gewasche wurde. Die feste
Substan konnte damit nicht entfernt werden.
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Beispiel 2 @@le le in Beispiel 1 beschriebane Arbeitsweise wird wieder-@olt,
mit der Ausnahme, daß eine Reihe von Stahlleitungen, cie zur Förderung des r@hen
Maleinsäureanhydride dienen, mit Eilfe eines Dampfmantels, der mit Dampf von 21
attl (300 psig) baschickt wird, bei einer Temperatur von wenigstens etwa 185°C gehalten
wird. Diese Leitungen zeigan weder Verunreinigungen noch die Bildung von zähen an-@aftenden
festen Ablagerungen.
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Venn der Flüssigkeitestrom bis zu etwa 10 Stunden unterbrochen wird,
dann fällt feste Substanz aus, die aber @ofort entfernt wird, wenn man den Strom
wieder aufnimmt. bu Vergleichs zwecken wird die in Beispiel 2 beschriebene Arbeitsweise
wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Beleizen der Leitungen mit Hilfe eines um
diese Leitungen gelegten Kupferrohrs erfolgt, das in der Weise mit Dampf geschickt
wird, daß die Leitungen bei einer Temperatur von etwa 13C bis 150°C gehalten werden,
Die Leitungen werden allmählich mit zähen haftenden Festsubstanzen überzegen und
bei der Entfernung dieser festen Substanzen @egegnet mar. großen Schwierigkeiten0
Das
vorerhitzen soil bei einer Temperatur von wenigstens etwa 185°C erfolgen und etwa
200°C stellt eine praktische obere Grenze dar, obgleich hdhere Tsmperaturen angewandt
werden können. Das wasser gelangt zur Anwendung, wenn die feste Substanz diese Temperatur
erreicht hat, doch ist CB bevorzugt, dan Erhitzen bei dieter Temperatur etwa 30
Minuten lang fortzusetzen, ehe man das Wasser einführt.
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Alle üblichen Heizeinrichtungen können angewandt werden, beispielsweise
ein Heizmantel oder eine Reizschlange (Dampf). Selbstverständlich muß ein starkes
Verkohlen oder eine starke Koksbildung vermieden werden.
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Die rohe Ablagerung wird von Stahl, sowohl den gewöhnlichen als auch
den rostfreien Sorten, oder anderen für den 3au chemischer Produktionsanlagen verwendeten
Materialien, die dia angegebenen Temperaturen auszuhalten vermögen, entfernt.
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Das mit Waser ein azeotropes Gemisch bildende Mittel kann jedes mit
dem System verträgliche Mittel eein, beispielsweise Xylol oder Toluol oder ein halogenierter
oer sauerstoffhaltiger Kohlenwasserstoff mit glel¢hwertigen Löslichkeits- und Destillationseigenschaften.
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E5 ist überraschend, daß rohe Maleinsäureanhydrid mit hoher Wirksamkeit
erzeugt und die Anlage worin es gelagert wird, rasch gereinigt und die Ablagerung
von festen Substanzen an den Wandungen von dieses Rohmaterial fördernden Leitungen
vcrmieden werden kann, insbesondere wenn man die Erfahrungen berücksichtigt, die
ma;n bisher mit den außerordentlich lästigen Ablagerungen von rohem Maleinsäureanhydrid,
das Fumarsäure, Harze und Teerbestandteile enthält, in Förderleitungen oder lagerbehältern
genacht nat.