DE1768094C3 - Verfahren zur Gewinnung von reinem Phthalsäureanhydrid durch zweistufige kontinuierliche Destillation - Google Patents

Description

als Vorlauf am Kopf der ersten Kolonne abge-TTSS_n nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Abtriebsteil der%rsten Kolonne abgezogene vor-Bereinigte Produkt dampfförmig in den Sumpf der zweiten Destillationskolonne eingeleitet wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zweistufigen kontinuierlichen Destillation von rohem Phthalsäureanhydrid durch Abtrennen eines leichterflüchtige Bestandteile enthaltenden Vorlaufes am Kopf einer ersten Destillationskolonne und Abdestillieren des reinen Phthalsäureanhydrids von dem aus dieser Kolonne abgezogenen vorgeremigten Produkt bis au! einen Rückstand in einer unter Vakuum betriebenen zweiten Destillationskolonne.

Das bei der Luftoxydatiot. von Naphthalin oder o-Xylol in der Gasphase anfallende rohe Phthalsäureanhvdrid enthält verschiedene Verunreinigungen. die durch gceinnc; Reinigungsverfahren abgetrennt werden müssen, damit man ein technisch verwendbares reines Phthalsäureanhydrid erhält. Zur Reinigung von rohem Phthalsäureanhydrid kann dieses hekanntlich mit oder ohne Chemikalienzusatz thermisch vorbehandelt und »"schließend einer fraktioniert™ Destillation unterworfen werden Dc Vorbe-™^n insbesondere bei aus Naphthalin herge-

iiT Rnhnrodukt erforderlich, da anwesende stelltem ^onprouu _arzuno j_n einen Zustand

^«^""",^!«οη der ihre Verdampfung übergeführt ^^¹¹ . _Dc^_illation verhindert und bei der anschlicuen _{stand er},_{aubt Abcr auch}

ihre Abtrennungj . ^ _{odukt w}j_rd meistens

aus o-Xylol nerves. · » _{um das vorhlln}_

■« einer Voroenanuiui ^ ^ ^ Maleinsäureanhydcnc Wasser u , phthalsäureanhydrid

dnds und anduar l·'^ " _Entfcrnunc" die-

s.cdcnder Anteile_η ³^^Π^·_{(;ί tlichcn Dt}r_stilhl_ ser Verunreinigungen voder fc ßcdinaunecn

.5 tion ^f™^^ nsa" nssystem der Destflder Destillation im νγγ' ^ Dicarbonsäu-

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Aus der ^franzc)S™" - _svcrfahrcn für rohe

» ein ^'"^fEni bei dem am Kopf Phthalsaureanhydr^^ J^ekann b ^.

einer unter ^Norin^^ld™^ck, Verflüchtigen Bestandlat.onskolonne e η Ac ^f¹^^ _{und da}.

teile /^ηΛ3'£"^^Γ aSocne^orgercinigte Pn,-,5 aus; dieser^ Kolonne abge^ ^ JS^ ^ ^

kuum betriebenen -^ ^^^skdonne ab destilliert wird. D.esc ^-tswuse at du a h I

daß die im Sumpf der ^™ ¹J *- _Α und in dessen Vcrdamptcrk«

höhersiedenden Besä ^ndtel'^L ^^ _h Sumpf der yakuumkolonngdang.n und m

Vcrdampferkrcislauf ™^kul>^cre?' ° L^iS werden. D.e Belastung *;^r ^r^ der Kolonnen mit diesen ho™^CTdu, Bc^a len hat den Nachte.!, daß s,\.auf Jen ^ beider Verdampferkreisläufe ma der e« A

düngen bilden, welche zu Betriebsstörung

ten H)974 U^ Π« «O^zur G-mnuj ,

KT^ N^hthaUn oder o-^ produkt zunächst m einer ^crsl^c". ^

die leichterflüchtigen Verunre mgungu^f^; und dann .η einer zweien \ akuun^kvü\laUο Us reine Produkt von dem Ruck tarnt ab/ dcM , u Auch bei dieser Arbeitsweise gelangen die seiiweiei flüchtigen Verunreinigungen vollständig in die /weite

Vakuumkolonne, wo sie vom Phthalsäureanhydrid «"trennt werden müssen. Das erfordert in der Praxis eine Kolonne, die ebenso wie die ^J"™ der Vordestillation mit einer hohen Bodenzahl ausgestattet

ist. . ,_lnQl;i|.,,;_vl, _Rf,_ini

Es ist ferner auch die clre.stufigc dcst.l at J^'"-gung von rohem PhthalsaurcanM d -"Ην d r in drei Destillationskolonne.! (Pa en sehn 54 331 dts Amtes für Erfindunp- und Patents e en -Be -

lin) oder in einer Kolonne mit vor - u^d ue hges .ha I-teter Glc.chgcw.chtsverdaniplung ^be^»' ^^{1 ts}^ Auslegcschr.ft I 227 443). Derartige dieislut.ge Anlagen sind j:doch aufwendiger als eine zwcistulige Anlage mit nur zwei Kolonnen χ,,Γ,,.,ι,-,.ι

Der vorliegenden Erl.ndung lieg de AuIg.be_/ ■ gründe, die zweistufige kon inu.erliche Destill.itin, von rohem Phthalsäureanhydrid verfahiensmaß.g zi vereinfachen und den apparativen Aufwand lur du Destillation zu verringern.

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Hrlindimgsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gc- reanhydrid bei lintnahmc aus dem Dumpfraum des löst, daß die erste Destillationskolonne unter einem zweiten praktischen Bodens ein gereinigtes Vorpro-Druck im Sumpf zwischen 550 und HOO Torr betrie- dukt mit bereits W,S Gewichtsprozent Phthalsäureben wird, wobei man in an sich bekannter Weise das anhydrid neben geringen Anteilen höhersiedender vorgewärmte rohe Phthalsäureanhydrid dem mitllc- r. Substanzen, das in einer /weiten Destillationskolonne reu Bereich dieser Kolonne zuführt, und daß ein die mit geringer Bodenzahl, beispielsweise 5 bis IO theohuhersiedendcn Bestandteile enthaltender Rückstand rutschen Böden, weiter gereinigt wird.
aus dem Sumpf und das vorgereinigte Produkt in -Zweckmüßigerweise wird das aus dem Abtiiebsteil namplform aus dem Abtricbslcil der ersten Kolonne der ersten Kolonne abgezogene vorgereinigte Pro abgezogen werden. Auf diese Weise wird erreicht, io dukt kondensiert und in flüssiger Form in die zweite daß das rohe Phthalsäureanhydrid bereits in der er- Destillationskolonne eingespeist. Die Prorluktleitiing slen Kolonne kontinuierlich in ein verhältnismäßig zwischen den beiden Kolonnen enthält zwcckmiireincs Produkt, einen die lcichterflüchtigcn Vcrunrci- ßigerweise zunächst einen Spritzertopf zur Abseheinigungen enthaltenden Vorlauf und einen die höher- dung von mitgerissenen Tröpfchen aus der Dampfsiedenden Bestandteile enthaltenden Rückstand ge- 15 phase, ein Regelventil und einen Kondensator, in trennt wird, so daß nunmehr für die weitere Rcini- dem das dampfförmige vorgereinigte Produkt kongimg des Vorproduktes eine vergleichsweise kleine densiert wird. Die liinspeisimg des so erhaltenen Kolonne mit 5 bis IO theoretischen Böden ausreicht. flüssigen Vorproduktes kann am Boden der zweiton

Vorzugsweise erfolgt die Abtrennung des Vorpro- Vakuumkolonne erfolgen. Der Vorteil einer Verflüs-

cluklcs aus dem rohen Phthalsäureanhydrid in einer 2" sigung des vorgercinigten Produktes besteht darin,

Fraktionierkolonne mit etwa IO bis 30 theoretischen daß in der Produklleitung dem Kondensator ein

Böden und bei einem Rücklaufverhältnis von mehr Sammelbehälter nachgeschaltet werden kann, aus

als 100. Im Abtriebsteile der Kolonne wird das ein- dem das vorgereinigte Produkt in die zweite Vaku-

L'espeiste rohe Phthalsäureanhydrid auf dem Wege umkolonne eingepumpt wird. Auf diese Weise wird

von der F.inspeisungsstellc zum Sumpf von Wasser 25 die zwai ^läufige Kopplung der Produktbeaufschla-

uiid den leichter als Phthalsäureanhydrid siedenden gung beider Kolonnen in gewissen Grcn/cn vermie-

Ik'standteilen befreit. Phthalsäureanhydrid, höhersie- den.

dende Verunreinigungen und Rückstand gelangen Nach einer anderen /\usfühiungsform der F.rlin-

si.M!ici.'Mch in den Sumpf und «a'r'Jc" in einem Ihn- dung wird das aus dem Abtriebsteil der ersten Ko

laufverdampfcr zum Teil wieder verdampft, so daß 30 lonnc abgezogene vorgereinigte Produkt dampfför-

sich bei kontinuierlichem Betrieb der Kolonne ein mig in den Sumpf der zweiten Destillationskolonne

stationärer Zustand einstellt, in dem sich der die eingeleitet; hierbei kann der Kondensator, der Sam-

höhersiedenden Verunreinigungen enthaltende Rück- melbchältcr und eine Pumpe in der Produktleitung

stand im Sumpf der Kolonne im Verdampfersystem zwischen den Kolonnen eingespart werden, während

ansammelt. Von dort kann der Rückstand kontinu- 35 ein Spritzertopf und ein Regelventil zur Druckredu-

ierlich oder diskontinuierlich über ein Ventil abge- zierung auf das Vakuum der zweiten Kolonne auch

nommcn werden. Die in der Kolonne aufsteigenden hier erforderlich sind Diese \usfiihrungsform hat

Dämpfe reichern sich auf dem Wege zu deren Kopf zudem den Vorteil, daß der Verdampfer der zweiten

an lci'.htcrflüchtigen Bestandteilen an: dort wird ein Kolonne kleiner ausgeführt werden kann.

Vorlauf abgenommen, der beispielsweise etwa 44 4" Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Fr-

(iewichtsprozcnt Phthalsäureanhydrid. 3(S Gewichts- findung ist weiterhin vorgesehen, daß die Dämpfe am

prozent Benzoesäure und 20 Gewichtsprozent Ma- Kopf der ersten Destillationskolonne an Kühlflächen

leinsäureanhydrid enthält. kondensiert werden, deren Temperatur oberhalb

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren .gelingt 180 C. vorzugsweise bei 230 C, gehalten wird, bereits in der ersten Kolonne eine weitgehende Rei- 45 Hierdurch wird die Abscheidung von Dicarbonsäunigung des Phthalsäureanhydrids. Das si» vorgerei- ren in fester Form vermieden. Darüber hinaus ist in nigtc Produkt besteht beispielsweise zu über ¹W Ge- der Kolonne überall eine Temperatur oberhalb der Wichtsprozent aus Phthalsäureanhydrid neben gerin- Zerset/unustemperatur von Phthalsäure zu Phthalgen Anteilen höhersiedender Substanzen. Wesentlich säureanhydrid und Wasser einzuhalten. Auf diese dabei ist. daß das vorgereinigte Produkt in Dampf- 50 Weise wird erreicht, daß die üblicherweise in einci form aus dem Abtriebstcil entnommen wird, da die sehr zeitraubenden Vorbehandlung erfolgende ZerKonzentration der schvvererflüchtigen Verunreini- setzung der freien Säuren in Anhydride nunmehr ir gungen in der Dampfphase erheblich geringer als in der Kolonne erfolgt und daß umgekehrt die Säurchil der flüssigen Phase ist. dung aus den Anhydriden und in dem Roliproduki

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Lrfin 55 vorhandenem Wasser vermieden wird. Die ILinhal dung wird das vorgereinigte Produkt über einem der lung einer Vlindesttempcratur von 180 C im Konunteren Böden des Abtriebsteils abgezogen. Es hat densationssystem gewährleistet, daß auch dort dii sich gezeigt, daß die Dampfphase über einem der un Bildung und Abscheidung hochschmelzender Dicar teren Böden, insbesondere über dem ersten bis vier- bonsäuren und somit die dadurch bedingte periodi ten Boden, die geringste Konzentration an höher- 60 sehe Reinigung dieser An'ageteilc vermieden wird und tiefersiedenden Verunreinigungen enthält. Die Auf diese Weise wird eine bedeutende StörungsquelU genaue Stelle, an der das dampfförmige Vorprodukt ausgeschaltet, die insbesondere bei einer Dcstillatior mit dem geringsten Gehalt an Verunreinigungen aus unter höherem Vakuum aufzutreten pflegt, da dam dem Abtriebsteil entnommen werden kann, hängt die Kondensatortemperatur zur Vermeidung voi von Menge und Art der Verunreinigungen im Roh- 65 Phthalsäureanhydrid-Verlustcn erheblich unte produkt ab und läßt sich leicht feststellen. Im allge- 1X0 C eingestellt werden muß. Bei der erfindungs meinen erhält man aus einem nicht vorbehandelten gemäß unter einem Druck zwischen 550 um RortDrodukt mit etwa 94 Gewichtsprozent Phthalsä« S(K) Torr betriebenen Vordestillation kann jedoch di<

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Temperatur der Kühlflächen des Kondcnsationssy- von 500 bis IM) Torr eingestellt werden kann. An

M -ms I nkenlos auf über 18.) C eingestellt wer- den Sumpf der Kolonne 2 .st cn Verdampfcrkrcis-

dcn Die höhere Temperatur hat zwar eine Verringc- lauf mil einer Pumpe 3 und einem Verdampfer 4 .n-

rug des am Kopf 'abzunehmenden Vorlaufs zur geschlossen, mit dem das Sumpfproduk umgewälzt

Κ·· jedoch keinen erhöhten Verlust an Phthalsäu- s und aufgeheizt werden kann. Der Ruckstand kann

re'irmUlrid ^{iilw ci}" ^{Vcnlil 5 ilus (lcm} Vcrdampfcrkrcis abgc-

^rTisV vorgesehen. daU aus dem Sumpf der ersten nominell werden.

Dotillalir.nskolonne bzw. deren Verdampferkrcislauf Zur Erhitzung des rohen Phthalsaureanhydr.ds au 0 3 bis 1 0 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 Ge- die Kinspeisetcmpcratur, beispielsweise 270 C. ist wichtspro/ent des zugeführten rohen Phthalsäurcan- io ein Wärmeauslauscher 1 vorgesehen, dessen Ausgang hvdrids als Rückstand kontinuierlich abgezogen wer- mit der Hinspeisungsslellc der Kolonne 2 verbunden den Während der überwiegende Teil der höheisic- ist. Während der Vorlauf am ΚορΓ der Kolonne bei denden Bestandteile damit bereits in der ersten De- 21 und der Rückstand über das Vcnlil 5 des Vcrstillationskolonnc abgetrennt wird, brauchen dem dampiersxstems abgenommen werden, ist die AnSumpf der zweiten Destillationskolonne bzw. deren 15 schlußslcllc der Verbiiidungslcitung 20 an Kolonne 2 Verdampferkrcislauf nur 0,01 bis 0.05 Gcwichtspro- in dem Gasraum über dem /weiten Hoden angeordzent des der ersten Kolonne zugcführten rohen nc!. In der I.eilung 20 ist zunächst der Kolonne 2 ein Phthalsäureanhydrid* als Rückstand entnommen zu Spritzertopi 8 vorgesehen, der zur Abscheidung von werden. Im Gegensalz zu den bekannten Verfahren mitgerissenen Fliissigkeitströpfchen aus dem Dampfarbcilet man erfindungsgemäß bereits in der ersten 20 strom dient. In der Leitung 20 ist ferner ein Konden-Kolonne auf ein sehr reines Produkt, so daß die sator 10 vorgesehen, in dem der aus der Kolonne2 Rückstandsentnabme aus dem Verdampferkreislauf abgezogene Dampf des Vorproduktes kondensier! der /weiten Kolonne gering und nur von Zeit zu Zeit wird. Zur Steuerung der Dampfentnahme aus Koerfordcrlich ist. lonne 2 dient cm Ventil 9 zwischen Sprit/crtopf 8 Zweckmäßigerweise wird 0.2 bis 1.0 Gewichtspro- 25 und Kondensator 10. Der Kondensator 10 ist ebenso /ent des rohen Phthalsäureanhydrids als Vorlauf am wie der Kondensator 6 an die Vakuumpumpe 7 ange-Kopf der ersten Kolonne abgenommen. Die Menge schlossen, um bei der Kondensation in der Gasphase des Vorlaufs richtet sich naturgemäß nach den Vcr- verbleibende leichtflüchtige Bestandteile abzusaugen. unriMnigiiiipen des Rohproduktes und wird bei einem Zwischen dem Kondensator 10 und der Vakuiimkovorbchandcllen Rohprodukt geringer sein als bei 30 lonne 13 sind in der Leitung 20 noch ein Sammelheeinein nicht vorbehandeln. Wesentlich ist jedoch, halter 11 für das kondensierte Vorprodukt und eine daß das erfindungsgemäße Verfahren sich gleicher- Pumpe 12 vorgesehen. Der Sammelbehälter 11 gemäßen für vorbehandeln wie für nicht vorbehandcl- stattet eine Beaufschlagung der Kolonne 13, die imtes Produkt eignet, obwohl der besondere Vorteil des abhängig um tier Dampfentnahme aus Kolonne 2 ist. Verfahrens gerade darin besteht, daß ein Phthalsän- 35 Die Vakuuniknlonne 13 wird unter einem Druck rcanhydrid hoher Reinheit ohne Vorbehandlung und von W) Torr gefahren und besitzt ft theoretische Hnmit vergleichsweise geringem apparativem Aufwand den. An den Sumpf der Kolonne 13 ist ebcnf; 1^ ein erzeugt werden kann. Verdanipferkrcis angeschlossen, in dem im woon.li-Das erfindungsgemäßc Verfahren wird nachfol- chen ein steigender Verdampfer 15, eine Pump/ 14 gcnd an Hand der Zeichnung ausführlich beschrie- 40 und ein Ventil 16 /um Abschlämmen des im Sumpf hen. Fvs zeigt ^c'^cr Kolonne 13 angesammelten Rückstandes an-F ig. I das Apparateschema zur Durchführung des geordnet sind. Die Kolonne 13 trägt einen Kühl·.! *⁷> Verfahrens nach einer ersten Ausführungsform der dessen Kühlflächen durch ein Heizmittel obuliilb Erfindung und ^llcs Schmelzpunktes des Phthalsäureanhydrids uehal-F i g. 2 das Apparateschema zur Durchführung des 45 ten wird. Das reine Phthalsäureanhydrid will :'.m Verfahrens nach einer zweiten Ausführungsform der Kopf der Kolonne bei 19 abgenommen. Die Dampf-Urfindung. strahlpumpe zur Unterhaltung des Vakuums in Jer

Die Destillationsanlage nach Fig. 1 besteht im Kolonne trägt die Bezugszahl 18.

wesentlichen aus einer ersten, unter einem Vakuum Die Anlage nach Fig.2 dient zur Durchführung von 550 bis 800 Torr betriebenen Destillationsko- 50 einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgeinä-Ionne2 und einer zweiten kleineren, unter einem Ben Verfahrens. Bei dieser Ausführungsform vird Druck von etwa 20 bis 120 Torr betriebenen zweiten der aus Kolonne 2 abgezogene Dampf des vorgcrci-Destillalionskolonne 13. Beide Kolonnen sind durch nigten Produktes nach Passieren des Spritzertopfes eine Produktleitung 20 verbunden. Die Kolonne 2 direkt in den Sumpf der Vakuumkolonne 13 eingeleiwcist 10 bis 30 theoretische Böden auf und ist am 55 tct. Bei dieser Arbeitsweise entfallen die Apparate-Kopf mit einem Kondensator 6 versehen, der durch teile 10 bis 12, und es kann ein Wärmeaustauscher ein Heizmedium auf einer Temperatur von 230° C 15 mit kleinerer Austauschfläche zur Anwendung gehalten wird. Der Kondensator 6 ist ferner mit einer kommen. Dem steht die unmittelbare Abhängigkeit Vakuumpumpe? verbunden, durch die der Druck der Beaufschlagung der Kolonne 13 von der Produktam Kopf der Kolonne 2 wunschgemäß im Bereich 60 entnahme aus Kolonne 2 gegenüber.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Pat,ntanspruchc:

1. Verfahren zur zweistufigen kontinuierlichen Destillation von rohem Phthalsäureanhydrid durch Abtrennen eines leichtcrflüchtige Bestandteile enthaltenden Vorlaufs am Kopf einer ersten Destillationskolonne und Abdestillieren des reinen Ph-.halsäurcanhydrids von dem aus dieser Kolonne abgezogenen vorgereinigten Produkt bis auf einen Rückstand in einer unter Vakuum bctriebenen zweiten Destillationskolonne, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Destillationskolonne unter einem Druck im Sumpf zwischen 550 und HOO Torr betrieben wird. wobei in an sich bekannter Weise das vorgewärmte rohe Phthalsäureanhydrid dem mittlercn Bereich d.cser Kolonne zugeführt wird, und daß ein die höhersiedenden Bestandteile enthaltender Rückstand aus dem Sumpf und das vorgereinigte Produkt in Dampf form us dem Abtriebsteil der ersten Kolonne abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das vorgereinigte Produkt über einem der unteren Böden des Abtriebstei.s abge-TvÄren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne«, daß die Dämpfe am Kopf der ersten Destillationskolonne an Kühlflächen kondensiert werden, deren Temperatur oberhalb 180 C. vorzugsweise bei 230 C, gehalten wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Sumpf der ersten^Destillationskolonne 0,3 bis 1.0 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 Gewichtsprozent des zugeführten rohen Phthalsäureanhydnds als Rückstand kontinuierlich abgezogen werden. 5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1