DE2212947A1

DE2212947A1 - Verfahren zur herstellung von phthalsaeureanhydrid

Info

Publication number: DE2212947A1
Application number: DE19722212947
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Friedrichsen; Otto Dr Goehre
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1972-03-17
Filing date: 1972-03-17
Publication date: 1973-09-20

Description

Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid Diese Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch-luftoxidation von o-Xylol in einem Rohrbündelreaktor an Titandioxid, Vanadinpentoxid und Phosphorpentoxid enthaltenden Trägerkatalysatoren Die Luftoxidation von o-Xylol an Trägerkatalysatoren in einem Rohrbündelreaktor ist z. B. aus der DOS 1 643 703 bekannt.
Bei diesem kontinuierlichen Verfahren hat sich der in der US-Patentschrift 3 464 930 beschriebene Kugelkatalysator bewährt. Um die Dauerbelastbarkeit dieses Katalysators unter Aufrechterhaltung seiner hohen Aktivität und die Ausbeute an Phthalsäureanhydrid zu verbessern, gibt man dem Katalysator; wie in der belgischen Patentschrift-737 587 beschrieben, kleine Mengen Phosphorpentoxid zu.
Dieses bekannte Verfahren wird in der Großtechnik in einem Rohrbündelreaktor durchgeführt. Dabei verwendet man als Wärmeaustauschmittel, das die einzelnen Rohre umgibt, eine Salzschmelze z. B. aus Kaliumnitrat und Natriumnitrit. Vorteilhaft befindet sich am Mantel des Rohrbündelreaktors Je eine Ringleitung für die Zu- und Ableitung des Salzbades, das außerhalb des Reaktors gekllhlt wird. Solche Reaktoren werden in der französischen Patentschrift 1 577 926 beschriebene Beim großtechnischen Betrieb unter Verwendung der genannten phosphorhaltigen Katalysatoren hat sich herausgestellt, daß die hohe Aktivität des Katalysators eine sehr hohe hot sot-Temperatur verursacht, welche die Lebensdauer des Katalysators stark beeinträchtigt-. Versucht man, die hot spot- Temperatur beim Anfahren der Anlage durch Senken der Salzbadtemperatur unter 500 0C zu halten, 90 läuft man Gefahr, daß die Reaktion abreißt und mit dem Anfahren der Anlage erneut begonnen werden muß.
Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile vermieden werden, wenn man bei der kontinuierlichen Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch Luftoxidation von o-Xylol an einem in den von einem salzbad umgebenen Rohren eines Rohrbündelreaktors fest angeordneten Trägerkatalysator, der aus einem inerten Träger und der darauf aufgebrachten aktiven katalytischen Masse besteht, die 99 bis 85 Gew,- Titandioxid und/oder Zirkondioxid, 1 bis 15 Gew,- Vanadinpentoxid und 0,1 bis 0,5, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 Gew.-% Phosphor enthält, wobei der Trägerkatalysator nicht mehr als 3 Gew.- Vanadinpentoxid enthält, so verfährt, daß man das Salzbad zu Beginn auf eine Temperatur zwischen 375 und 410 °C einstellt, pro Stunde mindestens 1000 Liter Luft und mindestens 33, vorzugsweise 35 bis 40 g o-Xylol je Nm3 Luft durch ein Rohr leitet, so daß sich im ersten Drittel der Katalysatorschicht, gerechnet ab Gaseintrittsstelle, eine hot spot-Temperatur von 450 bis 465 OC ausbildet, nach mindestens einer halben Stunde den Durchsatz der Luft und gegebenenfalls der o-Xylolmenge steigert, ohne daß die hot spot- Temperatur 465 0 überschreitet und schließlich nach Einstellung eines endgültigen stündlichen Rohrdurchsatzes von 5000 bis 8500 Liter Luft und 40 bis 60 g o-Xylol je Nm3 Luft mit Hilfe der Badtemperatur eine hot spot-Temperatur von 450 bis 480 0c einstellt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beginnt man die Oxidation bei einer Salzbadtemperatur von 375 bis 410 oO und einem stündlichen Rohrdurchsatz von z. B. 1000 bis etwa 3000 Litern Luft. Diese Luftmenge wird mit der angegebenen Menge an o-Xylol beladen. Die Badtemperatur wird so eingestellt, daß der hot spot die Temperatur von 465 °C nicht überschreitet Nach mindestens einer halben Stunde, z. B. nach 1 bis 10 Stunden, steigert man allmählich den stündlichen Rohrdurchsatz z. B. bis auf etwa 4000 Liter Luft oder mehr. Hat man nicht schon die endgültige o-Xylolmenge zugegeben, so kann man auch diese erhöhen, wobei man zweckmäßig die Salzbadtemperatur um etwa 3 bis 10 °C senkt. Die hot spot-Temperatur soll dabei 465 oC nicht überschreiten. Nach Erreichen eines endgültigen stündlichen Rchrdurchsatzes von 5000 bis 8500 Liter Luft und 40 bis 60 g o-Xylol je Nm3 Luft, die etwa nach .3 bis 12 Stunden eingetreten ist, stellt man den hot spot mit Hilfe der Badtemperatur auf den Bereich zwischen 450 bis 480 0 ein.
Unter diesen Bedingungen setzt man die Oxidation fort.
Durch das neue Verfahren w-ird erreicht, daß man den Katalysator unter Aufrechterhaltung seiner hohen~Aktivität und langen Lebensdauer in relativ kurzer Zeit voll belasten kann.
Beispiel 270 1 Wasser werden mit 150 kg Oxalsäure und 60 kg Vanadinpentoxid unter Kohlendioxid-Atmosphäre bei 70 °C gerührt. Dann werden 10 kg Ammondihydrogenphosphat in 50 1 Wasser gelöst, 846 kg Anatas, 270 kg Formamid und 1000 1 Wasser zugegeben.
Mit dem so erhaltenen Gemisch werden 100 kg Steatitkugeln in 0 einer Dragiertrommel bei 300 °C besprüht. Die Kugeln nehmen dabei 6 Gew.-%, bezogen auf das Kugelgewicht, an katalytischer Masse auf, die 6 ffi Vanadinpentoxid und 0,3 % Phosphor enthält. Es wird eine solche Menge Kugeln in der angegebenen Weise beschichtet, daß ein Ofen mit 10 000 Röhren gefüllt werden kann. Zwischen den Rohren befindet sich eine Salzschmelze 0 aus Kaliumnitrat und Natriumnitrit. Sie wird auf 390 °C erhitzt. Durch jedes Rohr werden stündlich 2000 1 Luft zusammen mit 36 g verdampftem o-Xylol je 1000 1 geleitet. Dabei stellt sich ein hot spot von 458 0.0 ein.
Nach 3 Stunden wird die Badtemperatur auf 385 °C gesenkt und der stündliche Rohrdurchsatz auf eine Luftmenge von 3500 1 und eine Xylolmenge von 40 g je 1000 1 Luft erhöht, wobei die hot spot-Temperatur gehalten wird. Nach 3 Stunden wird der stündliche Rohrdurchsatz auf eine Luftmenge von 5000 1 und eine Xylolmenge von 40 g je 1000 1 Luft eingestellt. Die hot spot-Temperatur bleibt dabei auf der gleichen Höhe. Nach weiteren 2 Stunden wird dann durch Regulierung der Badtemperatur die hot spot-Temperatur von 480 0 eingestellt, bei der die Oxidation dann fortgesetzt wird. Man benötigt dabei eine Badtemperatur von 360 0.
Die Ausbeute beträgt 108 Gew.-% Phthalsäureanhydrid. Der Phthalidgehalt liegt bei 0,006 %. Die Lebensdauer des Katalysators beträgt etwa 3 Jahre, wobei im letzten Jahr die Badtemperatur allmählich gesteigert werden muß. Die Ausbeute sinkt dabei nur unwesentlich ab.

Claims

Patentanspruch

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch Luftoxidation von o-Xylol.an einem in den von einem Salzbad umgebenen Rohren eines Rohrbündelreaktors fest angeordneten Trägerkatalysator, der aus einem inerten Träger und der darauf aufgebrachten aktiven katalytischen Masse besteht, die 99 bis 85 Gew.-% Titandioxid und/oder Zirkondioxid, 1 bis 15 Gew.-q6 Vanadinpentoxid und 0,1 bis 0,5, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 Gew.- Phosphor enthält, wobei der rägerkatalysator nicht mehr als 3 Gew,- Vanadinpentoxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man das Salzbad zu Beginn auf eine Temperatur zwischen 375 und 410 0C einstellt, pro Stunde mindestens 1000 Liter Luft und mindestens 35 g o-Xylol je Nm3 Luft durch ein Rohr leitet, so daß sich im ersten Drittel der Katalysatorschicht, gerechnet ab Gaseintrittsstelle, eine hot spot-Temperatur von 450 bis 465 °C ausbildet, nach mindestens einer halben Stunde den Durchsatz der Luft und gegebenenfalls der o-Xylomenge steigert, ohne daß die hot spot-Temperatur 465 0 überschreitet und-schließlich nach Einstellung eines endgültigen stündlichen Rohrdurchsatzes von 5000 bis 8500 Liter Luft und 40 bis 60 g o-Xylol z je Nm3 Luft mit Hilfe der Badtemperatur einehot spot-2emperatur von 450 bis 480 oO eingestellt.