DE1960168C - Verfahren zur Reinigung von rohem Phthalsäureanhydrid - Google Patents

Description

Rohes, durch Luftoxydation von o-Xylol hergestelltes Phthalsäureanhydrid enthält als leichtflüchtige Verunreinigungen im wesentlichen Maleinsäureanhydrid, Benzoesäure und Wasser. Wenn das Phthalsäureanhydrid durch Oxydation von Naphthalin hergestellt wurde, enthält es außerdem noch Naphthochinon. Zur Abtrennung dieser Bestandteile aus dem Phthalsäureanhydrid wird das Rohprodukt bei Temperaturen von 160 bis etwa 280° C, vorzugsweise bei 250" C, thermisch vorbehandelt und unter Abtrennung wenigstens eines die leichter flüchtigen Verunreinigungen enthaltenden Vorlaufs und eines Rückstandes destilliert. Bei einer Kopftemperatur von etwa 200 ° C zu Beginn der Destillation gelangen die leicntcr flüchtigen Verunreinigungen und Phthalsäureanhydrid entsprechend ihrem Dampfdruck teilweise in die Vakuumleitung, in der zum Schutz der Vakuumanlage ein Sublimator angeordnet ist. Der Sublimator wird beispielsweise mit öl von etwa 50 " C indirekt gekühlt, so daß sieh die genannten flüchtigen Verbindungen sowie das mit ilhergegangene Phthalsäureanhydrid in ihm abscheiden und keine Störung in der Vakuumanlage verursachcn können.

Bisher hat man dieses abgeschiedene stark verunreinigte Phthalsäureanhydrid durch indirekte Beheizung des Suhlimators mit heißem Ol von etwa 190' C abgcschmol/en und in die Vorbehandlungshhse zur ernetilen Vordestillation zurückgegeben. Hei den erforderlichen verhältnismäßig hohen Abschiiid/.lemperaturcM lagert sich die aus dem im Sublimator abgeschiedenen Maleinsäureanhydrid und Wasser gebildete Maleinsäure in Fumarsäure um, die sich im Unterteil des Sublimators in fester Form absetzt und nicht mehr ausgeschmoizen werden kann. Diese Fumarsäure-Abscheidungen wachsen nach kurzer Zeit bis an die Kühl- und Heizrohre des Sublimators und stören dann deren Ausdehnung während der Heizperiode, so daß die Rohre während der Heiz- und Kühlperioden immer wieder verformt und bald zerstört werden.

In dem Patent 1 643 865 wurde vorgeschlagen, die Bildung dieser schwer entfernbaren Fumarsäure-Ablagerungen in dem Sublimator dadurch zu vermeiden, daß geschmolzenes rohes Phthalsäureanhydrid auf dem Wege in die Vorbehandlungsblase mit einer Temperatur zwischen 130 und 280° C abscheidungsseitig durch den beladenen Sublimator geleitet wird. Die große Menge des heißen flüssigen Phthalsäureanhydrids schmilzt das Sublimat ab und löst gebildete Fumarsäure auf.

Es wurde nun gefunden, daß zur Verhinderung von Fumarsäure-Ablagerungen die Spülung des Sublimators mit rohem Phthalsäureanhydrid nicht erforderlich ist, wenn man erfindungsgemäß den zuerst übergehenden Teil der leichtflüchtigen, nicht in der Vorlauffraktion kondensierten Destiliationsprodukte ohne Desublimation absaugt und den anschließend übergehenden Teil dieser nicht kondensierten Destiliationsprodukte in dem Sublimator abscheidet. Im ersten Teil der Vorbehandlung und/oder Destillation zwecks Abtrennung von Vorläufen enthält das Destillat noch erhebliche Mengen Maleinsäureanhvdrid und Wasserdampf, die in dem Dephlegmator der Dest^:Hationskolonne (Gasausgangstemperatur des Dephlegmators: 145 bis 150⁰C) nicht kondensiert werden und in die Vakuumleitung gelangen. Bei Abscheidung dieses ersten Teils dct flüchtigen Destillationsprodukte in dem Sublimator würde sich aus dem Maleinsäureanhydrid und Wasser Maleinsäure bilden, die sich bei 130 bis 165 ⁰C leicht zu der schwer entfernbaren Fumarsäure umlagert. Mit steigender Temperatur in der Destillationsblase sinkt in den Dämpfen, die den Dephlegmator ohne Kondensation passieren, der Gehalt an Wasser und Maleinsäureanhydrid, und es steigt der Anteil an Phthalsäureanhydrid. Der geringe Wassergehalt des sich aus diesen Dämpfen bildenden Sublimats verhindert die Bildung wesentlicher Mengen Maleinsäure aus Maleinsäureanhydrid und damit auch die Bildung von Fumarsäure. Dadurch, daß der die Fumarsäure-Ablagerungen bedingende Teil der Dämpfe nicht im Sublimator abgeschieden wird, sondern unmittelbar abgesaugt wird, ist es möglich, den in dem Sublimator anschließend abgeschiedenen Teil der Dämpfe abzuschmelzen, ohne daß sich dabei in dem Sublimator schwer entfernbarc Fumarsäurc-Rückstände bilden.

Man kann den zuerst übergehenden Teil der nicht in der Vorlauffraktion kondensierten Destillationsprodukte durch den beheizten Sublimator saugen, so daß die Abscheidung des Maleinsäurcanhydrids und Wassers vermieden wird. Die Rohre des Sublimators werden hierbei durch ein Heizmedium, beispielsweise heißes öl oder Wasserdampf, auf einer Temperatur von 160 bis 220° C, beispielsweise 190⁰C, gehalten. Das Heizmedium ist das gleiche, welches zum Abschmelzen des Sublimats verwendet wird.

Nach einer anderen Ausfülmingsform der Eirfiri-

dung saugt man den zuerst übergehenden Teil der nicht in der Vorlauffraktion kondensierten Destillationsprodukte durch eine zum Sublimator parallelgeschaltete sogenannte Bypass-Leitung. Um Abscheidungen in der Absauganlage, die vorzugsweise eine Dampfstrahlpumpe ist, zu vermeiden, wird diese zweckmäßigerweise beheizt.

Nach der Erfindung wird zweckmäßigerweise se verfahren, daß der erste maleinsäureanhydridreiche Teil der nicht kondensierten Destillationsprodukte ohne Desublimation abgesaugt wird und der phthalsäureanhydridreiche folgende Teil der nicht kondensierten Destillationsprodukte im Sublimator abgeschieden wird. Der erste maleinsäureanhydridreiche Teil, dessen Abscheidung im Sublimator nicht erwünscht ist, enthält beispielsweise etwa 90 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und als Rest Wasser und Phthalsäureanhydrid Der in dem Sublima'or abgeschiedene Teil besteht beispielsweise zu mehr als 95 Gewichtsprozent aus Phthalsäureanhydrid. Der Rest ist Maleinsäureanhydrid und Benzoesäure.

Die absolute Menge der durch den Sublimator gesaugten und in diesem abgeschiedenen Verbindungen ist im wesentlichen abhängig von der Leckluftmenge, d. h. von der Dichtigkeit der Destillaticnsanlage. Sie kann von Fall zu Fall sehr unterschiedlich sein.

Der Maleinsäuregehalt des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgeschiedeneii Sublimats ist so gering, daß die eventuell durch Umlagerung gebildete Fumarsäure von dem abschmelzenden Phthalsäureanhydrid gelöst und mit diesem aus dem Sublimator ausgetragen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel für die diskontinuierliche Destillation von rohem Phthalsäureanhydrid unter Bezugnahme auf die Figur beschrieben.

Die Destillationsblase 1 wird über die Leitung 2 aus einem nicht dargestellten Sammelbehälter mit flüssigem rohem Phthalsäureanhydrid von 160⁰C gefüllt. Die Destillationsblase 1 ist mit einem Rührwerk 3 und einem Gasableitungsrohr 4 mit Ventil 5 ausgestattet. Auf die Destillationsblase 1 ist eine Destillationskolonne 6 aufgesetzt, deren Kopfprodukt bei 7 entnommen werden kann.

Blase 1 und Kolonne 6 werden durch die Dampfstrahlpumpe 8 über die Leitung 9 unter Vakuum gehalten. In der Vakuumleitung 9 ist der Sublimator 10 angeordnet, der innen mit einem nicht dargestellten hängenden Rohrbündel ausgestattet ist. Das Rohrbündel kann durch die Anschlüsse 11 mit einem Kühlmittel, z. B. öl von etwa 50 ° C beaufschlagt werden. Wahlweise ist zum Abschmelzen auch durch die Anschlüsse 12 die Beschickung mit heißem öl von beispielsweise 190⁰C möglich. Der Boden des Sublimators 10 ist rl"<-ch die Leitung 13 mit der Leitung 2 für die Zuführung des rohen Phthalsäureanhydrids zur Destillationsblase I verbunden. In der Leitung 13 sind ein Absperrventil ΙΛ und ein Schauglas angeordnet.

In der Vakuumlcitung 9 ist dicht vor und hinter dem Sublimator 10 je ein 3-Wegeventil 15 und 16 angeordnet, an die eine um den Sublimator 10 herumführende Bypass-Leitung 17 angeschlossen ist. In der Leitung 2 ist abströmseitig der Verbindungsstelle mit Leitung 13 ein Absperrventil 20 vorgesehen.

Für den Betrieb der beschriebenen Vorrichtung wird flüssiges rohes Phthalsäureanhydrid aus einem nicht dargestellten Sammelbehälter über die Leitung 2· mit einer Temperatur vonetwa 160⁰C in die Destillationsblase 1 gefüllt, wobei das Ventil 20 offen und das Ventil 14 geschlossen sind. Das Phthalsäureanhydrid enthält als wesentliche Verunreinigungen Maleinsäureanhydrid, Benzoesäure und Wasser. Die Temperatur in der Biase wird dann von 160 auf über 2^0 ° C gesteigert, wobei zu Anfang die flüchtigsten Bestandteile, insbesondre Wasserdampf und Kohlendioxid, über die Leitung 4 abgelassen werden. Nach Einschalten der Vakuumanlage 8 werden am Kopf der Kolonne bei 7 wenigstens zwei Vorlauffraktionen abgenommen. Während die erste Fraktion erhebliche Mengen Benzoesäure und Maleinsäureanhydrid enthält, weist die zweite Fraktion nur noch geringe Mengen an Verunreinigungen auf.

Während der destillativen Abtrennung der Vorfraktionen wild zunächst der Sublimator 10 durch entsprechende Stellung der 3-Wegeventile 15,16 ausgeschaltet, so daß die in dem Dephlegmator 21 der Kolonne 6 nicht kondensierten Bestandteile durch die Bypass-Leitung 17 und Vakuumleitung 9 von der Dampfstrahlpumpe 8 abgesaugt werden. Die unmittelbare Absaugung wird so lange fortgesetzt, bis der Maleinsäureanhydrid-Gehalt der abgesaugten Gase stark zurückgegangen ist. Dies ist im allgemeinen der Fall, wenn am Kopf der Kolonne 6 von der ersten Vorfraktion auf die zweite Vorfraktion umgeschaltet wird, jedoch brauchen die Einschaltung des Sublimators 10 und die Umschaltung auf die zweite Vorfraktion nicht notwendigerweise zusammenzufallen. Nach Einschaltung des Sublimators 10 in die Vakuumleitung 9 und Sperrung der Bypass-Leitung 17 mittels der 3-Wegeventile 15 und 16 werden die den Dephlegmator 21 passierenden Dämpfe in dem Sublimator 10 abgeschieden, der mit¹ Kaltöl von 50 bis 60 ° C, vorzugsweise 55 ° C, beaufschlagt wird. Das sich nun abscheidende Sublimat ist sehr arm an Maleinsäureanhydrid und Wasser, so daß beim Abschmelzen durch Beaufschlagung des Sublimators mit Heißöl über die Anschlüsse 12 nur unbedeutende Mengen Fumarsäure gebildet werden können, die in dem ablaufenden im wesentlichen aus Phthalsäureanhydrid bestehenden flüssigen Sublimat löslich sind. Das abgeschmolzene Sublimat wird nach öffnen der Ventile 14 und 20 durch Leitung 13 und 2 in die Destillationsblase 1 zurückgeleitet.

Das erfiiidungsgemUßc Verfahren gewährleistet einen störungsfreien Betrieb des Sublimators und die weitgehende Vermeidung von Phthalsäurcnnhydrid-Verlusten bei der destillativen Reinigung von Phthalsäureanhydrid.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung von rohem Phthalsäureanhydrid durch thermische Vorbehandlung des Rohproduktes, Destillation unter Abtrennung wenigstens einer Vorlauffraktion und teilweise Desublimation leichtflüchtiger, nicht in der Vorlauffraktion kondensierter Destillationsprodukte in einem Subblimator, dadurch gekennzeichnet, daß man den zuerst übergehenden Teil der leichtflüchtigen, nicht in der Vorlauffraktion kondensierten Destillationsprodukte ohne Desublimation absaugt und den anschließend übergehenden Teil dieser nicht kondensierten Destillationsprodukte in dem Sublimator abscheidet.

2. Verfahrt! nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den zuerst übergehenden Teil der nicht in der Vorlauffraktion kondensierten Destillationsprodukte durch den beheizten Sublimator saugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den zurrst übergehenden Teil der nicht in der Vorlauffraktion kondensierten Destillationsprodukte durch eine zum Sublimator parallelg^schaltete sogenannte »Bypass«- Leitung saugt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den maleinsäureanhydridreichen ersten Teil djr nicht kondensierten Destiliationsprodukte ohne De: jblimation absaugt und den phthalsäureanhydridreichen folgenden Teil der nicht kondensierten Destillationsprodukte im Sublimator abscheidet.

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