DE2016302A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ab scheiden von Phthalsäureanhydrid - Google Patents

Description

.2-016102

D HiEvIl £E B A II i.: .

ä_e A₄, Zieren GmbH & Co. EG

Kölnr-Müngersdorf ":
Straße 958,.

Verfahren und. Vorrichtung zum Abscheiden von Phthalsäureanhydrid

Die-Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum \periodischen Abscheiden von Phthalsäureanhydrid aus dieses enthaltenden Gasen durch umströmen eines Paketes aus ge- *· kühlten, übereinander angeordneten Rippenrohren und Ab- · schmelzen des abgeschiedenen Phthalsäureanhydride durch Beheizen der Rohre .

Die Bildung von Phthalsäureanhydrid erfolgt üblicherweise durch Oxidation von o-Xylol oder Naphthalin mit Luft in der Gasphase an fest angeordneten, Vanadinpentoxid-haltigen Katalysatoren. Das Phthalsäureanhydrid wird aus den Reaktionsgasen in Abscheidern auf Rohren niedergeschlagen, die zur Abscheidung und Abschmelzung des abgeschiedenen Phthalsäureanhydrids periodisch gekühlt bzw. beheizt werden. Diese Abscheider enthalten eine große Zahl von Rohrreihen, die während der Abscheidung des Phthalsäureanhydrids von den; Reaktionsgasen umströmt werden. Beim Dauerbetrieb dieser Abscheider hat sich gezeigt, daß sich ^e nach Rohstoff für / die Oxidation die von dem Reaktionsgas zuerst umströmten, d. h. die stuf der^Anströmseite des Abscheiders angeordneten _t Rohre, oder die von dem Reaktionsgas zuletzt umströmten '

109845/1292

ORIGINAL IKSPECTED2 -V -.

Rohre, d. h. die auf der Abströmseite des Abscheiders befindlichen Bohre, allmählich mit Abscheidungen bedecken, die im Gegensatz zu Phthalsäureanhydrid bei Anwendung üblicher Heizmitteltemperaturen nicht mehr abgeschmolzen werden können. Hit der Zeit werden diese schwer schmelzbaren Abscheidungen so stark, daß der Betrieb unterbrochen und die betroffenen Rohrbündel gereinigt werden müssen. Derartige Unterbrechungen sind unerwünscht, da sie einen zusätzlichen Arbeitsaufwand verursachen und ein weiterer Abscheider zum Austausch in Reserve gehalten werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Abscheidung von Phthalsäureanhydrid aus dieses enthaltenden Gasen, ohne daß die vorgenannten Betriebsstörungen infolge Bildung schwer schmelzbarer Abscheidungen auf gewissen Rohren auftreten.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren zum periodischen Abscheiden und Abschmelzen von Phthalsäureanhydrid erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die unteren Rippenrohre des Rohrpaketes beim Abschmelzen wenigstens zeitweise außen mit einer Schmelze aus rohem Phthalsäureanhydrid gespült werden. An den unteren Rippenrohren ist das abwärtsströmende Reaktionsgas bereits so weit abgekühlt, daß sich auf ihnen bei durch o-Xylol-Oxidation erzeugten phthalsäureanhydrid-haltigen Gasen Kaieinsäureanhydrid und Wasser abscheiden* Hieraus bildet sich durch Wärmeeinwirkung während des Abschmelzens Fumarsäure, die bei den üblichen Heizmitteltemperaturen nur schwer abschmelzbar ist. Das bei einer Beladung auf den Rohren abgeschiedene Phthalsäureanhydrid hat im allgemeinen beim Abschmelzen keine zur vollständigen

ORlGhVAL IKSPECTED

Entfernung der Fumarsäure ausreichende Lösewirkung. Deshalb werden die gefährdeten Rohre im unteren Teil des Abscheiders abseheidungsseltig mit Phthalsäureanhydrid gespült, das die schwer schmelzbaren Ablagerungen auflöst und von den Rohren entfernt. Bei Abscheidung von durch NaphthalinoxÄdation³ erzeugtem Phthalsäureanhydrid läßt man das Gas aufwärts. durch das Rippenrohrpaket strömen, da polymere Verunreinigungen weniger flüchtig als Phthalsäureanhydrid sind und sich schon an den unteren Rippenrohren abscheiden.

Zweckmäßigerweise wird die Phthalsäureanhydridschmelze durch den unteren.Abscheiderteil umgepumpt. Die Rohre werden so von strömdendem Phthalsäureanhydrid umspült und durch Auflösung der schwer schmelzbaren Abscheidungen gereinigt. Zweckmäßigerweise hat die zur Spülung benutzte Phthalsäureanhydridschmelze eine Temperatur zwischen 130 und 220° C, insbesondere zwischen 130 und 175° O. Die Spülung kann während jeder Abschmelzphase oder während eines Teiles jeder Abschmelzphase erfolgen. Häufig genügt es auch, die Spülung erst nach einer größeren Anzahl von Abscheidungs- und Abschmelzzyklen einzulegen.

Die Vorrichtung zur periodischen Abscheidung und Abschmelzung des Phthalsäureanhydrids besteht aus einem Gehäuse mit je einer öffnung im Ober- und Unterteil zum Ein- und Austritt der phthalsäureanhydrid-haltigen Gase und im Gasweg zwischen diesen öffnungen angeordneten, von den Gasen umströmten, mit einem Heiz- oder Kühlmittel beaufschlagbaren Rippenrohren, sowie -einer ersten öffnung im Gehäuseboden zum Ablaufen von flüssigem Phthalsäureanhydrid und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusewand oberhalb der untersten Rippenrohre eine zweite Ablauföffnung für flüssiges Phthalsäureanhydrid angeordnet ist und eine der Ablauföffnungen an

1098Λ5/1Β92

die Druckseite einer rohes Phthalsäureanhydrid fördernden Pumpe anschließbar ist. Zur Spülung kann das flüssige Phthalsäureanhydrid durch die erste Öffnung, die für den Ablauf des abgeschmolzenen Phthalsäureanhydrids vorgesehen ist, in das Gehäuse eingepumpt werden. Es steigt in dem Gehäuse bis zu der erfindungsgemäß vorgesehenen zweiten Ablauföffnung und läuft dann durch diese Öffnung aus dem Gehäuse wieder ab. Die Höhe der zweiten Ablauföffnung bestimmt so die Niveauhöhe des Phthalsäureanhydrids während des Spülvorgangs. Zweckmäßigerweise ist die zweite Ablauföffnung auf der der ersten Ablauföffnung gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses angeordnet, so daß sich beim Spülen eine Strömung durch den Phthalsäureanhydrid-Sumpf ausbildet und so eine gute Lösewirkung an den gefluteten Abscheiderrohren erreicht wird. Im Prinzip kann die Zuführung des Spülmediums auch durch die zweite, oberhalb der zu flutenden Rohre angeordneten Öffnung und der Ablauf durch die erste, an der tiefsten Stelle des Abscheiders angeordneten Öffnung erfolgen, doch wird man im allgemeinen die umgekehrte Strömungsrichtung vorziehen.

Zweckmäßigerweise sind die zweite Ablauföffnung und die Saugseite der Pumpe durch Leitungen an einen Behälter für rohes Phthalsäureanhydrid angeschlossen. Der Behälter kann der übliche Sammelbehälter für das in den Abscheidern abgeschmolzene Phthalsäureanhydrid sein. Durch das Umpumpen des rohen Phthalsäureanhydrids aus dem Sammelbehälter durch den Unterteil des Abscheiders verteilen sich die abgelösten Verunreinigungen gleichmäßig in dem Rohprodukt. Ein derart gleichmäßig verunreinigtes Phthalsäureanhydrid ist für die nachfolgende thermische Vorbehandlung und Rektifikation günstig und gestattet die Gewinnung eines Produktes mit

- 5 -1Q98A5/18Q2

gleichmäßigem Reinheitsgrad. Die zweite Ablauföffnung ist vorzugsweise durch ein Absperrorgan absperrbar, so daß es auch möglich ist, den Abscheider bei abgesperrter zweiter Ablauföffnung mit Phthalsäureanhydrid vollständig zu fluten, falls dies von Zeit zu Zeit zur Reinigung auch der höher liegenden Rohrreihen erforderlich sein sollte.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die untersten Abscheiderrohre haarnadelförmig ausgebildet und allseitig um die Gasöffnung im Gehäuse-Unterteil herum angeordnet sind. Die durch den Abscheider abwärts zur Gasaustrittsöffnung im Gehäuseunterteil strömenden Gase müssen die Zwischenräume zwischen den· untersten Abscheiderrohren passieren, da diese die Gasaustrittsöffnung allseitig abschirmen. Es wird so vermieden, daß das Gas stellenweise einer ungenügenden Abseheidungswirkung ausgesetzt ist und den Abscheider mit einem unerwünscht hohen Restgehalt an Phthalsäureanhydrid verläßt. Zweckmäßigerweise sind die untersten Rohre getrennt von den übrigen beheizbar. Dadurch ist es möglich, diese mit Maleinsäure-haitigern Phthalsäure- · anhydrid beladenen Rohre schneller als die übrigen Rohre des Abscheiders zu erhitzen und dadurch die Menge der durch Umlagerung aus Maleinsäure entstehenden Ihimarsäure zu vermindern.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben.

. Figur 1 zeigt einen Abscheider mit angeschlossener Spülanlage in schematlecher Darstellung.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Abscheiders zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 3 zeigt das untere Rohrbündelaggregat ies Abscheiders nach Fig. 2 in perspektivischer Darstellung.

Nach Figur 1 sind in dem Abscheider 1 eine größere Zahl waagerecht übereinander angeordneter Seihen aus haarnadelförmigen Rippenrohren 2 angeordnet. Das Abscheidergehäuse 1 hat oben einen Gaseintrittsstutzen 3 und unten auf der gegenüberliegenden Seite einen Gasaustrittsstutzen 4·. Das Gehäuse hat einen geneigten Boden 5» an dessen tiefster Stelle ein Ablaufstutzen 6 für das abgeschmolzene Phthalsäureanhydrid vorgesehen ist. Auf einem Niveau unmittelbar oberhalb der untersten, abscheindungsgefahrdeten Rippenrohre 7 ist in dem Gehäuse 1 ein zweiter Ablaufstutzen 8 für flüssiges Phthalsäureanhydrid vorgesehen, der durch ein Ventil 9 abgesperrt werden kann. Die Rohre 2, 7 können zum Abscheiden und Abschmelzen des Phthalsäureanhydride mit einem Kühl- bzw. einem Heizmittel beaufschlagt werden. Die Rohre 7 sind unabhängig von den Rohren 2 beheizbar, so daß eine besonders schnelle Aufheizung möglich ist. Der Ablaufstutzen 6 ist über ein 3-wege-Ventil 10 an einen Vorratsbehälter 11 für rohes Phthalsäureanhydrid angeschlossen, so daß das in dem Abscheider 1 abgeschmolzene Phthalsäureanhydrid in den Behälter 11 abgelassen werden kann. Der Sammelbehälter 11 ist darüberhinaus auch über eine Pumpe 12 an das 3-Wege-Ventil 10 angeschlossen, und der zweite Ablaufstutzen β des Gehäuses ist über das Ventil 9 ebenfalls mit dem Sammelbehälter 11 verbunden.

Das aus dem Oxidationsreaktor kommende Gas tritt nach Passieren eines Gaskühlers (nicht dargestellt) mit einer Temperatur von 145 bis 200° C, vorzugsweise 165 bis 175° C,

84S

durch den Stutzen 3 in den Abscheider 1 ein. Die Beladung des Reaktionsgases mit Phthalsäureanhydrid am Eingang des Abscheiders beträgt etwa 37 bis 42 g/Nm^. Das Gas strömt um die Rippenrohre 2 in dem Abscheider abwärts, wird dabei abgekühlt und scheidet das Phthalsäureanhydrid auf den Rohren 2 und 7 ab, die durch ein Kühlmittel von 45 bis 55° C gekühlt werden. Das Gas verläßt den Abscheider 1 durch den" Austrittsstutzen 4 mit einer Temperatur von 55 bis 65° C

Der beladene Abscheider wird nach Unterbrechung der Gaszufuhr dadurch abgeschmolzen, daß die Rippenrohre 2, 7 mit einem Heizmittel beaufschlagt wird, dessen Temperatur zwischen 145 und 190° C liegt. Bei durch das 3-Wege-Ventil 10 geschlossenem Stutzen 6 sammelt sich das abgeschmolzene Phthalsäureanhydrid im Unterteil des Abscheiders 1. Zur .Reinhaltung der Rohre 7 werden nun während des Abschmelzens die Ventile 9 "&nd 10 geöffnet, und es wird durch Pumpe 12 rohes Phthalsäureanhydrid aus dem Sammelbehälter 11 durch den Ablaufstutzen 6 in den Unterteil des Abscheiders 1 gepumpt. Das Phthalsäureanhydrid tritt durch Ablauföffnung 8 wieder aus und lauft in den Sammelbehälter 11 zurück. Durch diese Spülung werden unschmelzbare Abscheidungen auf den Rippenrohren 7 unterhalb des gestrichelt eingezeichneten Phthalsäureanhydridniveaus aufgelöst und entfernt. Gegen Ende der Abschmelzphase wird diese Spülung unterbrochen, indem das Ventil 9 geschlossen und das 3-Wege-Ventil 10 auf Ablauf umgestellt wird. Das in dem Abscheider 1 befindliche flüssige Phthalsäureanhydrid läuft dann vollständig in den Behälter 11 ab. Nach Schließen des 3-Wege-Ventils

beginnt wiederum die Abscheidephase, d. h. die Rohre 2, werden mit Kühlmittel beaufschlagt und der Absperrorgan am Gaseintrittsstutzen 3 wird für den Gaseintritt geöffnet.

Der in Fig. 2 dargestellte Abscheider unterscheidet sich von dem der Fig. 1 dadurch, daß der Gasaustrittsstutzen 4 allseitig durch ein Bündel haarnadelförmiger Rippenrohre 7 umgeben ist. Das Gas ist bei dieser Konstruktion gezwungen, zwischen den Rippenrohren 7 hindurchzuströmen. Die Bildung von Gassen mit geringer Abscheidewirkung wird dadurch vermieden. Fig. 3 zeigt das untere Rohrbündelaggregat, das als ganzes aus dem Abscheider 1 der Fig. 2 herausgezogen werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Sie erstreckt sich auf alle Abscheideverfahren und Abscheider, die unter einen der folgenden Ansprüche fallen.

109845/1R9?

Claims (6)

CHEMiEBAU . > Dr. A. Zieren GmbH & Co. KG ■5 Köln-MünRersdorfä" Aachener Straße 958 Patentansprüche

1. Verfahren zum periodischen Abscheiden von Phthalsäureanhydrid aus dieses enthaltenden Gasen durch Umströmen . eines Paketes aus gekühlten, übereinander angeordneten Rippenrohren und Abschmelzen des abgeschiedenen Phthalsäureanhydrids durch Beheizen der Rohre, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Rippenrohre des Paketes < beim Abschmelzen wenigstens zeitweilig außen mit einer Schmelze aus rohem Phthalsäureanhydrid gespült werden. ,

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dia Phthaleäureanhydridschmelze durch den unteren Abumgepumpt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß di«j Rohre mit einer 130 bis 220° C, insbesondere _ir. 130 bi$ 175° C heißen Phthalsäureanhydridschmelz© gespült werden. , *v

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rippenrohrpaket von den durch ,? o-Xylo: .-Oxidation mit Luft erhaltenen Gasen abwärts ^; ? _:·*. durchs' ;römt

ORIGINAL INSPECTED,! *

δ (

/(O

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bir 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hippenrohrpaket » * den durch Naphthalin-Oxidation mit Luft erhaltenen Gasen aufwärts durchströmt wird.

6. Vorrichtung aur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5> bestehend aus einem Gehäuse mit je einer Öffnung im Ober- und Unterteil zum Ein- und Austritt der Gase und im Gasweg zwischen diesen Öffnungen angeordneten, von den phthalsäureanhydrid-haltigen Gasen umströmten, mit einem Heiz- oder Kühlmittel beaufschlagbaren Rippenrohren sowie einer ersten Öffnung im Gehäuseboden zum Ablaufen von flüssigem Phthalsäureanhydrid, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusewand oberhalb der untersten RippenroL^e (7) eine zweite Ablauföffnung (8) für flüssiges Phthalsäureanhydrid angeordnet ist und die erste Ablauföffnung (6) an die Druckseite einer rohes Phthalsäureanhydrid fördernden Pumpe (12) anschließbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ablauföffnung (8) und die Saugseite der Pumpe (12) durch Leitungen an einen Behälter (11) für rohes Phthalsäureanhydrid angeschlossen sind.

Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ablauföffnung (8) durch ein Absperrorgan (9) absperrbar ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die untersten Hippenrohre (7) haarnadelförmig ausgebildet und allseitig um die Gasöffnung (4) im Gehäuseunterteil herum angeordnet sind.

EAD

109845/1892

201630

1.0. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch'ge-,

kennzeichnet, daß die untersten Rippenrohre (7) getrennt von den übrigen Rippenrohre (2? beheizbar sind.

ORIGINS

109845/1892