DE2532398C3

DE2532398C3 - Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon aus Tetrahydroanthrachinon

Info

Publication number: DE2532398C3
Application number: DE2532398A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl.-Ing. Dr. 4300 Essen Krekel; Paul Dr. 5672 Leichlingen Losacker; Norbert Dipl.-Chem. Dr. 5090 Leverkusen Schenk; Wolfgang Dr. 5074 Odenthal Swodenk
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-07-19
Filing date: 1975-07-19
Publication date: 1980-09-25
Also published as: FR2318856A1; JPS5217458A; GB1499259A; NL7607931A; US4284576A; DE2532398B2; BE844269A; DE2532398A1; FR2318856B1

Description

Eine neuere Synthese für Anthrachinon besteht darin, daß mat ausgehend von Naphthalin zunächst Naphthochinon herstellt, dieses in einer Diels-Alder-Reaktion mit Butadien zu Tetrahydroanthrachinon umsetzt und dann daraus durch Umsetzung mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen Anthrachinon erhält. Solche Verfahren sind beispielsweise in der US-PS 29 38 913 und der DE-OS 22 45 555 beschrieben. Die vorliegende Erfindung betrifft ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Durchführung der letzten Stufe dieser Anthrachinonsynthese.

Im Verfahren gemäß der US-PS 29 38913 wird das nach der Diels-Alder-Reaktion vorliegende Gemisch, das Teirahydroanihrachinon, Lösungsmittel und Naphthalin enthält, zunächst mit wäßrigem Alkali versetzt, wobei sich eine wäßrige alkalische Lösung von Salzen des Tetrahydroanthrachinons und eine Mischung aus Lösungsmittel und Naphthalin ergibt. Aus der Salze des Tetrahydroanthrachinons enthaltenden Lösung wird rohes, festes Anthrachinon gewonnen, indem man Lufl durch diese Lösung leitet und das ausfallende Anthrachinon abfiltriert. Das Gemisch aus Naphthalin und Lösungsmittel wird durch Destillation in die Komponenten aufgetrennt, die dann innerhalb der Anthrachinonsynthesc wiederverwendet werden können.

Dieses Verfahren hat eine Reihe von Nachteilen. So kann es wegen des Ausfallens von Anthrachinon während der letzten Stufe und der damit verbundenen Verstopfungsgefahr nur schwierig kontinuierlich durchgeführt werden. Daneben werden wegen des Einsatzes von verdünnten Losungen große Reaklionsgeräte nötig. Die wäUrige Lauge stellt ein systemfremdes Lösungsmittel dar. dessen Bereitstellung. Reinigung und Rückführung zusätzlichen Aufwand erfordert. Schließlich erfolgt die Umsetzung des Tcirahydroiinthrachinoris /υ Anthrachinon und die Abtrennung des Naphthalins in zwei gelrennten Apparaten.

Nach dem Verfahren gemäß der DE-OS 22 45 555 liegt nach der Diels-Alder-Reaktion und gegebenenfalls nach der Abtrennung von überschüssigem Butadien ein flüssiges Gemisch vor, das Naphthalin, Phthalsäureanhydrid und Tetrahydroanthrachinon enthält Die Weiterverarbeitung dieses Gemisches kann dann auf verschiedene Weise erfolgen. Nach einer Variante kann zunächst in einer Kolonne das Naphthalin durch Destillation entfernt und der verbleibende flüssige Rest,

to gegebenenfalls nach Zugabe von zusätzlichem Phthalsäureanhydrid mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen zur Reaktion gebracht werden, beispielsweise in einer Blasensäule. Bei dieser Arbeitsweise wird ein Teil des Phthalsäureanhydrids gasförmig aus der Bfasensäu- Ie ausgetragen, was Einrichtungen für die Gewinnung und gegebenenfalls Rückführung dieses Phthalsäureanhydrids erforderlich macht. Nach einer i>sderen Variante kann in die Destillation zur Entfernung von Naphthalin ein sauerstoffhaltiges Gas eingeleitet und so in dieser Destillationskolonne eine teilweise oder vollständige Umsetzung des vorhandenen Tetrahydroanthrachinons zu Anthrachinon durchgeführt werden. Am Sumpf der Kolonne kann dann ein im wesentlichen Phthalsäureanhydrid, Anthrachinon und Tetrahydroan thrachinon oder Phthalsäureanhydrid und Anthrachinon enthaltendes Gemisch abgezogen werden. Sofern das Sumpfprodukt noch Tetrahydroanthrachinon enthält, kann dieses, beispielsweise in einer nachgeschalteten Blasensäule, weiter oder vollständig zu Anthrachinon umgesetzt werden. Am Kopf der Kolonne kann ein von Phthalsäureanhydrid weitgehend freies, naphthalinhaltiges Gas abgenommen werden.

Dieses Verfahren ist wesentlich vorteilhafter als das Verfahren gemäß der US-PS 29 38 913 und kann gute Ergebnisse liefern. Im Hinblick auf den erforderlichen apparativen Aufwand ist die vorteilhafteste Ausführungsform dieses Verfahrens die Durchführung der Umsetzung von Tetrahydroanthrachinon zu Anthrachinon in der Kolonne zur Abtrennung von Naphthalin, da hierbei eine gesonderte Vorrichtung für diese Umsetzung, beispielsweise eine Blascnsäule, eingespart werden kann. Es hat sich gezeigt, daß diese, im Hinblick auf den erforderlichen apparativen Aufwand vorteilhafteste Ausführungsform, verglichen mit den anderen Ausfüh rungsformen teilweise weniger gute Ergebnisse im Hinblick auf Selektivität und Ausbeute liefert.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem ausgehend von einem im 'vescntlichcn aus Naphthalin, Phthalsäureanhydrid und Tcirahydroanlhrachinon enthaltendem Gemisch in einer Vorrichtung die Abtrennung von Naphthalin und die Umsetzung von Tetrahydroanthachinon zu Anlhrachinon mit guter Selektivität und Ausbeute gelingt.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden zur Herstellung von Anthrachinon durch Umsetzung eines im wesentlichen Naphthalin, Phthalsäureanhydrid und Tclrahydroanthrachinon enthaltenden Gemisches mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in einer Rektifikaiions kolonne bei erhöhter Temperatur unter gleichzeitiger Abtrennung des Naphthalins, wobei eine aus einem Verslärkerteil und einer Blase bestehende Destillationskolonne verwendet wird, und bei der die Zugabe des im wesentlichen Naphthalin, Phthalsäureanhydrid und

»>5 Teirahydroanihrachinon enthaltenden Gemisches zwischen dem oberen Bereich des Abtriebsleils und dem unteren Bereich des Vcrstiirkerteils vorgenommen wird und die Zugabe des Sauerstoffs oder des sauiMSIoffhalti-

gen Gases in den unteren Bereich des Abtriebsteils oder in die Blase der Destillationskolonne erfolgt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Ablaufteil Einbauten enthält, die em schnelles Durchlaufen des Einsatzgemisches verhindern.

Die Zusammensetzung des im wesentlichen Naphthalin, Phthalsäureanhydrid und Tetrahydroanthrachinon enthaltenden Einsatzproduktes in das erfindungsgemä-Be Verfahren kann in weiten Grenzen variieren. Beispielsweise kann das Einsatzgemisch 10 bis 95 Gew.-% Naphthalin, 5 bis 90 Gew.-°/o Phthalsäureanhydrid und 3 bis 30 Gew.-°/o Tetrahydroanthrachinon enthalten. Bevorzugt sind Einsatzgemische, die 50 bis 90 Gew.-°/o Naphthalin, 15 bis 50 Gew.-% Phthalsäureanhydrid und 5 bis 15 Gew.-% Tetrahydroanthrachinon enthalten. Neben diesen Bestandteilen kann das Einsatzprodukt noch kleinere Mengen, beispielsweise 1 bis 5 Gew.-% andere Stoffe enthalten. Solche anderen Stoffe können beispielsweise Hochsieder, Butadien, Vinylcyclohexen, Naphthochinon, Naphthohydrochinon, Naphthaccnchinon und/oder Phthalsäure sein.

Geeignete Einsatzprodukte für das erfindungsgemäße Verfahren können beispielsweise erhalten werden, in dem man Naphthalin in der Gasphase oxidiert, aus den Reaktionsprodukten ein Gemisch aus Naphthochinon, Phthalsäureanhydrid und Naphthalin gewinnt, dieses in einer Diels-Alder-Reaktion mit Butadien umsetzt, wobei aus Naphtochinon Tetrahydroanthrachinon entsteht und gegebenenfalls vorhandenes überschüssiges Butadien entfernt (vgl. beispieslweise DE-OS 22 45 555). je Man kann die Zusammensetzung des so erhaltenen Gemisches vor dem Einsatz in das erfindungsgemäße Verfahren verändern, in dem man beispielsweise Naphthalin und/oder Phthalsäureanhydrid in reiner Form oder in Form von Gemischen dent Einsatzgemisch zufügt. Es kann insbesondere vorteilhaft sein, dem aus der Diels-Alder-Reaktion kommenden Gemisch, nach Abtrennung von überschüssigem Butadien Phthalsäureanhydrid hinzuzufügen, das im Rahmen der Anthrachinonsynthese bei der Reinigung des Anthrachinons anfällt. Man kann ebenso Naphthalin und/oder Phthalsäureanhydrid vor der Diels-Alder-Reaktion, beispielsweise in das dort zuzufügende Butadien eingeben.

Der im crfindungsgeniäßcn Verfahren benötigte Sauerstoff kann als solcher oder im Gemisch mit anderen Gasen, beispielsweise im Gemisch mit Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und/oder Naphthalin eingesetzt werden. Es ist vorteilhaft, den Sauerstoff im Gemisch mit anderen Gasen einzusetzen, wobei der Sauerstoffgehalt solcher Gemische beispielsweise I bis 10, vorzugsweise 5 bis 8 Vol.-% betragen kann. Besonders bevorzugt werden saucrstoffhaltige Gasgemische eingesetzt, die im Rahmen der Anthrachinon-Synlhese bei der Oxidation von Naphthalin /x\ Naphthochinon nach Abtrennung »on Phthalsäureanhydrid, Naphthochinon und Naphthalin erhalten werden. Solche Gasgemische können beispielsweise 7 bis 9 Vol.-% Sauerstoff, 60 bis 90 Vol.-% Stickstoff, 0,5 bis 3 Vol.-% Kohlendioxid, 0,3 bis 3 Vol.-% Kohlenmonoxid, ^r> bis 13 V()l.-°/o Wasserdampf und 1 bis 5 Vol.-¹'/» Naphthalin enthalten. Die Menge des Sauerstoffs oder lies sauersioffhaltigen Gasgemisches kann in weiten Grenzen variiert werden. Vorteilhaft wird ein l'lberschtiß an Sauerstoff verwendet, beispielsweise die 1,J- h% bis "iOfache Menge, bezogen ;mf die stöchiomelrische Menge für die Umsetzung von Telrahydroanthrachinon zu Anihiachinon.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Kolonne verwende), die von oben nach unten einen Verstärkerteil, einen Abtriebsteil und eine Blase aufweist Der Verstärkerteil der Kolonne kann beliebig ausgeführt sein und beispielsweise 2 bis 20, vorzugsweise 5 bis 10 theoretische Böden aufweisen. Beispielsweise kann der Verstärkerteil beliebig geformte Füllkörper, Siebboden, Glockenboden, Ventilboden oder andere übliche Einbauten enthalten. Der Abtriebsteil der erfindungsgemäß zu verwendenden Kolonne muß Einbauten enthalten, die ein schnelles Durchlaufen des Einsatzgemisches verhindern. Hierfür kommen beispielsweise Siebboden, Glockenboden oder Ventilböden in Frage. Der Abtriebsteil enthält vorzugsweise 5 bis 20 Böden, die untereinander durch Ablaufrohre verbunden sind. Die Ablaufrohre können dabei so angeordnet sein, daß sich auf den einzelnen Böden Ablaufwehre zwischen 5 und 500 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 150 mm ergeben. Bei Verwendung von Siebboden können diese eine freie Fläche von 2 bis 25%, vorzugsweise von 5 bis 15% der Gesamtfläche aufweisen, was beispielsweise durch eine entsprechende Anzahl von Löchern mit einem Durchmesser von beispielsweise 3 bis 10 mm, vorzugsweise von 4 bis 7 mm, erreicht werden kann.

Es ist vorteilhaft, die Höhe der Ablaufwehre innerhalb des Abtriebsteils der Kolonne so zu variieren, daß sich auf den oberen Böden kürzere und auf den unteren Böden längere Verweilzeiten für die flüssige Phase ergeben.

Im Rahmen des vorliegenden Textes wird unter dem Abtriebsteil der untere Kolonnenteil verstanden, der Einbauten enthält, die ein schnelles Durchlaufen des Einsatzgemisches verhindern. Unter Verstärkerteil wird der obere Kolonnenteil verstanden, der in einer in der Destillationstechnik üblichen Art ausgeführt ist.

Die Blase der erfindungsgemäß zu verwendenden Kolonne kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als Sumpfblase. Man kann der Blase über tie Wandung, über eingebaute Wärmeaustauschrohre oder über einen mit der Blase verbundenen Umlaufverdampfer mit oder ohne Zwangsumlauf Wärme zuführen.

Die Einspeisung des Naphthalin, Phthalsäureanhydrid und Tetrahydroanthrachinon enthaltenden Gemisches erfolgt zweckmäßigerwL'ise in flüssiger Form zwischen dem oberen Bereich des Abtriebsteils und dem unteren Bereich des Verstärkerteils der Kolonne. Man kann den gesamten flüssigen Einsatzstrom an einer Stelle, vorzugsweise genau zwischen dem Abtriebsteil und dem Verstärkerteil der Kolonne einspeisen. Es ist jedoch auch möglich, den flüssigen Einsatzstrom in mehrere Teilströme aufzuteilen und diese an verschiedenen Stellen, beispielsweise zwischen den beiden obersten Böden des Abtriebsteils und den beiden untersten (theoretischen) Böden des Verstärkerteils einzuspeisen. Vorteilhaft ist es, einen aus der Diels-Alder-Reaktion kommenden Naphthalin, Phthalsäureanhydrid und Tetrahydroanthrachinon enthaltenden Strom und zusätzlich einen Phthalsäureanhydrid-Strom in die Destillationskolonne an getrennten Stellen einzuspeisen, beispielsweise den Phthalsäureanhydrid-Strom einen Hoden oberhalb des Haupteingangsstroms.

Die Zugabe des Sauerstoffs oder des sauerstoffhaltigen Gases erfolgt im unteren Bereich des Abtriebsteils oder in der Blase der Kolonne. Dieses Gas kann ebenfalls an einer oder mehreren Stellen zugegeben werden. Das Gas wird vorteilhaft über eine Verteilvori'ichitmg, beispielsweise über Fritten-, Glocken-, Sieb-

oder Ventilböden oder über Düsen in die Kolonne eingebracht. Beispielsweise können Düsen im unteren Teil der Blase angebracht sein. Bei Verwendung eines Umlaufverdampfers können in dessen unterem Teil, beispielsweise unter jedem Verdampferrohr, eine oder mehrere Düsen angebracht sein. Es ist auch möglich, Düsen an der Blase und im Umlaufverdampfer anzubringen.

Es ist vorteilhaft, das Gas über eine oder mehrere Zweistoffdüsen in die Kolonne einzubringen, wobei man aus der Blase der Kolonne einen Flüssigkeitsstrom abzieht, diesen zur Erwärmung über einen Wärmetauscher führt und diesen Strom als zweite Komponente der oder den Zweistoffdüsen zuführt Dieser Flüssigkeitsstrom kann beispielsweise so bemessen werden, daß einer Zweistoffdüse 3 bis 200 kg Flüssigkeit pro m\-rf Gas zugeführt werden. Bevorzugt werden einer Zweistoffdüse 10 bis 50 kg Flüssigkeit pro m³ _err Gas zugeführt

Am Sumpf der Kolonne, beispielsweise aus der Blase, wird ein flüssiges Gemisch entnommen, das im wesentlichen Phthalsäureanhydrid und Anthrachinon enthält und kleinere Mengen Hochsiedcr, Nebenprodukte und/oder Naphthalin enthalten kann. Aus diesem Gemisch kann auf beliebige Weise reines Anthrachinon gewonnen werden, beispielsweise durch eine mehrstufige Destillation.

Am Kopf der Kolonne wird ein Gasstrom entnommen, der die nicht umgesetzten Anteile des im unteren Teil der Kolonne zugeführten Sauerstoffs oder sauerstoffhaltigen Gases, sowie praktisch das gesamte eingespeiste Naphthalin und gegebenenfalls Leichtsieder enthält. Dieser Gasstrom kann auf verschiedene Weise aufgearbeitet werden. Man kann beispielsweise den Gasstrom einer Abgasreinigung, z. B. einer katalytischen Reinigung oder Verbrennung, zuführen, und so ein Abgas erhalten, das ausgeschleust werden kann. Es ist jedoch vorteilhaft, die organischen Bestandteile, insbesondere das Naphthalin aus diesem Gasstrom zu gewinnen. Hierzu kann man den Gasstrom beispielsweise einer Kühlung unterwerfen. Man kann den Gasstrom z. B. zwei wechselseitig betriebenen Kühlern zuführen, die z. B. mit Wasser von 10 bis 40⁰C gekühlt werden können, wobei jeweils in einem Kühler die organischen Bestandteile des Gases, insbesondere Naphthalin, in fester Form abgeschieden und im anderen Kühler der feste Niederschlag abgeschmolzen wird. Die dabei erhältliche Flüssigkeit, hauptsächlich Naphthalin, kann ganz oder teilweise als Rücklauf auf den Kopf der Kolonne und/oder ganz oder teilweise an anderer Stelle der Anthrachinonsynthese zurückgeführt werden, beispielsweise in das Einsatzprodukt für die Diels-Alder-Reaktion oder in das Einsatzprodukt in die erfindungsgemäß zu verwendenden Destillationskolonne.

Besonders bevorzugt wird der am Kopf der Kolonne abgezogene Gasstrom einem Kondensator zugeführt, beispielsweise einem bei 80 bis 150⁰C betriebenen Siedekühler, in dem nur ein Teil der organischen Bestandteile, insbesondere nur ein Teil des Naphthalins in flüssiger Form abgetrennt wird. Beispielsweise können so 10 bis 90% des in diesem Gasstrom enthaltenen Naphthalins flüssig abgetrennt werden. Dieses verflüssigte Naphthalin wird dann teilweise, beispielsweise in einer Menge von 30 bis 100% als Rücklauf auf den Kopf der Kolonne gegeben und/oder teilweise, beispielweise in einer Menge von 0 bis 70% an andere Stellen der.Antliracliinotisynthese zurückgeführt, Vorzugsweise wird dieses Naphthalin zum Lösen des in die Diels-Alder-Reaktion einzusetzender. Butadiens verwendet Das den Siedekühler verlassende Gasgemisch, das im allgemeinen noch Naphthalin und Sauerstoff, sowie gegebenenfalls Stickstoff, Wasserdampfund Kohlendioxid enthält, kann dann im Rahmen der Anthrachinonsynthese dem Einsatzprodukt in die Oxidation von Napthalin zu Napthochinon und Phthalsäureanhydrid zugeführt werden.

Die erfindungsgemäß zu verwendende Destillationskolonne kann beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 300" C, vorzugsweise 150 bis 250⁰C und bei Normaldruck oder erhöhtem Druck, beispielsweise bei 1 bis 20 Bar, vorzugsweise bei 3 bis 10 Bar, betrieben werden.

Als Werkstoffe für die erfindungsgemäß zu verwendende Destillationskolonne und deren Nebenaggregate können beispielsweise Edelstahle verwendet werden. Es ist vorteilhaft, die gesamte Kolonne mit einem dampfbeheizten Doppelmanie' u versehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Umsetzung von Tetrahydroanthrachinon zu Anthrachonon mit guten Ausbeuten und Selektivitäten und gleichzeitig die Abtrennung \ on Naphthalin in einer V'-.rrichtung durchgeführt werden kann. Hierbei kann die Reaktionswärme der Reaktion von Tetrahydroanthrachinon zu Anthrachinon ausgenutzt werden, um das in der ersten Stufe der Anthrachinonsynthese benötigte gasförmige Naphthalin durch Verdampfung von flüssigern Naphthalin zu erhalten. Weiterhin können in der erfindungsgemäß zu verwendenden Kolonne erwünschte Nebenreaktionen zur Beseitigung von im Einsatzstrom enthaltenden Verunreinigungen ablaufen, beispielsweise die Umsetzung von Phthalsäure zu Phthalsäureanhydrid und Wasser und die Umsetzung von Naphthochinon zu Hochsiedern. Das erfindungsgemäße Verfahren kann, gegebenenfalls durch einen Phthalsäureanhydrid-Zusatz zum Einsatzprodukt oder in die Kolonne, so durchgeführt werden, daß das gebildete Anthrachinon in Form einer Lösung in Phthalsäureanhydrid anfällt, was für eine kontinuierliche Aufarbeitung, z. B. Jurch Destillation, sehr vorteilhaft ist.

Das erfindungsgemäß hergestellte Anthrachinon ist ein wichtiges Zwischenprodukt für die Herstellung von Farbstoffen.

Beispiele

Das erfindungsgemäße Verfahren sei an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert, ohne es darauf einzuschränken:

Beispiel 1

Ein Flüssigkeitsgemisch von 41 kg/h mit folgender Zusammensetzung

Naphthalin 80,2 Gew.-%

Tetrahydroanthrachinon 7,5 Gew.-%

Phthalsäureanhydrid 9,6 Gew.-%

Naphthochinon 0,2 Gew.-%

Phthalsäure 0,2 Gew.-%

Butadien 2.2 Gcw.-%

Hochsieder 0,1 Gew. %
Nebenprodukte (z. B. Vinylcyclohexan.
Spuren von Naphthaccnchinon)

M wird mil einer Temperatur von 220⁰C einer Rektifizierkolonne zugeführt. Zusammen mit diesem Zulaufstrom wird ein Strom von 11 kg/h Phthalsäureanhydrid in die Kolonne geführt. Das oben angegebene Flüssigkeitsge-

misch wird zusammen mit dem Phthalsäureanhydrid an der Grenze /wischen dem Verstärkerteil und dem Abtriebsteil in die Kolonne eingegeben.

In den untersten Teil des Verdampfers wird ein Gasstrom von 190 Normalkubikmelern pro Stunde mit einer Zusammensetzung von

Sauerstoff

Wasser

Kohlendioxid

Kohlenmonoxid

Naphthalin

Stickstoff

6.6 Vol.-%

4.7 Vol.-%
0.6 Vol.-%
0.1 Vol.-%
0.4 Vol.-%

87.6 Vol.-%

zugeführt. Die Temperatur des Gasstromes beträgt 150"C. ι i

Die Kolonne hat einen Durchmesser von 300 mm. Die Gesamthöhe beträgt 8,7 m ohne Verdampfer. Der /AUiricüstcii ucf ΓνϋιϋΠΠέ ucsiciii äüä i ι jicuuüuci'i, uic jeweils mit 110 Löchern von 6 mm Durchmesser versehen sind; dies ergibt einen freien Querschnitt von 4,4%. Die Siebboden sind jeweils mit einem Ablaufrohr üblicher Bauart miteinander verbunden, so daß sich auf den Siebboden ein Flüssigkeitsstand von 60 mm einstellt. Die Verweilzeit der Flüssigkeit auf jedem Boden beträgt danach ca. 160 see.

Der Verstärkerteil hat eine Höhe von 5,5 m und ist mit Füllkörpern 25 χ 25 mm gefüllt. Die Füllhöhe beträgt ca. 3,2 m. Der Verdampfer der Kolonne hat einen Durchmesser von 462 mm und eine Höhe von 1100 mm. Hierin eingebaut ist eine Rohrschlange von 13 m Länge und den Rohrabmessungen von 33.7 mm Außendurchmesser und 4,05 mm Wandstärke. Sie ist an 30bar-Dampf angeschlossen. Im untersten Teil des Verdampfers befindet sich in Achsmitte eine senkrecht stehende Zweistoffdüse, durch die der oben erwähnte J5 Gasstrom in den Verdampfer einstrahlt. Aus dem Verdampfer wird kontinuierlich ein Flüssigkeitsstrom von ca. 5 mVh abgezogen und über eine Kreiselpumpe der Zweistoffdüse zugeführt. Die gesamte Kolonne einschließlich Verdampfer ist mit einem Doppelmantel *o versehen, dessen Zwischenraum an Damüf angeschlossen ist. Die den Kolonnenkopf verlassenden Gase und Dämpfe werden dem unteren Teil eines Kondensators zugeführt, der einen inneren Durchmesser von 340 mm und eine Höhe von 2330 mm aufweist. In diesem ^renkrecht stehenden Zylinder eingebaut ist ein Rohrjündel, bestehend aus 26 Rohren der Abmessung 30 mm Außendurchmesser, 3,6 mm Wandstärke und ca. 1800 mm Länge. Die Außenseite dieses Rohrbündels dient als Kondensatbnsfläche. Die Kondensationswärme wird durch im Innern des Rohrbündels verdampfendes Wasser abgeführt Der Wasserdampf wird einem sekundären Kondensator zugeführt, der sich direkt oberhalb des Produktkondensators befindet. In diesem sekundären Kondensator mit einer Rohrschlange von ca. 0.6 m² Kühlfläche wird der Wasserdampf kondensiert und wieder dem Primärkondensator zugeführt. Die nicht kondensierten Gase und Dämpfe verlassen den Kondensator am oberen Teil; die kondensierte Flüssigkeit, hauptsächlich Naphthalin, wird an der tiefsten Stelle abgezogen und über eine Kolbenpumpe in den Kopf der Kolonne zurückgeführt.

Die Betriebsbedingungen dieses Systems sind folgende:

Kopftemperatur
Kopfdruck
Sumpf temperatur

65

166⁰C

6.0 bar absolut

211^SC

Sumpfdruck b.4 bar absolut

Temperatur im Kondensator 162"C

Temperatur im Scktiridiirkondcn.sator 1 52" C

Dampfdruck im .Sekundärkondensator '3 bar absolut

Die Zusammensetzung des den Kondensator verlas senden Gasstromes von ca. 11b Normalkubikmeter pr< Stunde ist:

Sauerstoff

Wasser

Kohlendioxid

Kohlenmonoxid

Naphthalin

Stickstoff

Butadien

Phthalsäureanhydrid

Vinylcyclohexen

6.2 Vol.-c/o 4,9 Vol.-% 0,6 Vol.-% 0.1 Vol.-% 3.2 Vol.-%

84.8 Vol.-% 0.2 Vol.-%

Spuren

Der Rücklauf von 10 kg/h besteht aus 100 Gew.-⁰'· Naphthalin.

Die Zusammensetzung des aus dem Verdampfei abgezogenen t lüssigkeitsstromes von ca. 19 kg/1 beträgt:

Naphthalin

Phthalsäureanhydrid

Anthrachinon

Hochsiedc;

Phthalsäure

Naphthochinon

4.3 Gew.-%

75,4 Gew.-%

15,4 Gew.-%

4.1 Gew.-%

0.5 Gew.-%

0.3 Gew.-o/o

Beispiel 2

Ein Flüssigkeitsgemisch von 38 kg/h mit folgendei Zusammenset7ung:

Naphthalin 73,8 Gew.-% Tetrahydroanthrachinon 7,9 Gew.-% Phthalsäureanhydrid 15.5 Gew.-°/o Naphthochinon 0,2 Gew.-% Phthalsäure 0.2 Gew.-% Butadien 2,3Gew.-% Hochsieder 0.1 Gew.-°/o Nebenprodukte (z. B. Vinylcyclohexan. Naphthacenchinon) Spuren

Wird mit einer Temperatur von 220⁰C zusammen mii einem Strom von 9 kg/h Phthalsäureanhydrid gleichmä ßig den drei obersten Siebboden der im Beispiel I beschriebenen Rektifizierkolonne zugeführt. Die Sieb boden sind jeweils mit einem Ablaufrohr üblichei Bauart verbunden, so daß sich ein »trocken'r<< Flüssigkeitsstand von 20. 30. 40 und 50 mm jeweils aul dem ersten, zweiten, dritten und vierten Siebboden vor oben einstellt. Der »trockene« Flüssigkeitsstand dei übrigen Böden beträgt 60 mm. Die anderen konstruktiven Daten des Systems entsprechen denen de; Beispiels 1.

In den untersten Teil der Kolonne des Verdampfen wird ein Gasstrom von 155 Normalkubikmetern prc Stunde mit einer Zusammensetzung von

Sauerstoff
Stickstoff

8,0 Vol.-% 92,0 Vol.-o/o

zugeführt. Die Temperatur des Gasstromes beträgl 150° C. Die mittlere Venveilzeitder Flüssigkeit je Boder beträgt ca. 130 see.

Die Betriebsbedingungen sind folgende:

Kopf temperatur 166" C

KoDfdruck 6,0 bar absolut

Suinpftemperatui'

Siimpfilruck

Tcniperaliir im Kondensator

Temperatur im Sckundärknndensator Dampfdruck im Sekiindiirkondcnsator

2IIC

6,4 bar absolut

I62C

152' C

¹J bar absolut

Die Zusammensetzung des den Kondensator verlassende/. Gasstromes von ca. 161 Normalkubikmetern pro Stunde ist:

Sauerstoff

Wasser

Naphthalin

Stickstoff

lltitariit'n

Ί.Η Vol. % 0,4 VoI.-% J,0 VoL-% 88,8 Vol.-% 0.2 Vol.-%

Phthalsäureanhydrid
Vinylcyclohexen

Spuren Spuren

Der Rücklauf von IO kg/h besteht aus 100 Gew-% Naphthalin.

Die Zusammensetzung des aus dem Verdampfer abgezogenen Flüssigkeitsstromes von ca. D kg/h beträgt:

ίο Naphthalin

Phthalsäureanhydrid

Anthrachinon

llochsieder

Phthalsäure
Naphthochinon

3,3 Gew.-%

77,2 Gcw.-%

l6,2Gew.-"/o

2,5 Gew.-%

0,5 Gew.-%

0,3 Gew.-%

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon durch Umsetzung eines im wesentlichen Naphthalin, Phthalsäureanhydrid und Tetrahydroanthrachinon enthaltenden Gemisches mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in einer Rektifikationskolonne bei erhöhter Temperatur unter gleichzeitiger Abtrennung des Naphthalins, wobei eine aus einem Verstärkerteil, einem Abtriebsteil und einer Blase bestehende Destillationskolonne verwendet wird und bei der die Zugabe des im wesentlichen Naphthalin, Phthalsäureanhydrid und Tetrahydroanthrachinon enthaltenden Gemisches zwischen dem oberen Bereich des Abtriebsteils und dem unteren Bereich des Verstärkerteils vorgenommen wird und die Zugabe des Sauerstoffs oder des sauerstoffhaltigen Gases in den unteren Bereich des Abtriebsteils oder in die Blase der Destillationskolonne erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufteil Einbauten enthält, die ein schnelles Durchlaufen des Einsatzgemisches verhindern.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebsteil der Kolonne 5 bis 20 Böden enthält, die mit Ablaufrohren verbunden sind, wobei die Ablaufrohre so angeordnet sind, daß sich auf den einzelnen Böden Ablaufwehre zwischen 5 und 500 mm Höhe ergeben.