DE2803319A1

DE2803319A1 - Verfahren zur herstellung von phthalid

Info

Publication number: DE2803319A1
Application number: DE19782803319
Authority: DE
Inventors: Hans Jochen Dipl Chem Mercker; Wolfgang Dipl Chem D Schroeder
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1979-08-09
Also published as: DE2803319C2

Description

Verfahren zur Herstellung von Phthalid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phthalid durch katalytische Hydrierung von Ph'>halsäureanhydrid in der Gasphase.
Phthalid, ein begehrtes Zwischenprodukt z.B. für die Herstellung von Farbstoffen und Pharmazeutika, wird hergestellt, indem man Phthalsäureanhydrid in gelöster Form katalytisch hydriert. Nach dem in der US-PS 2 114 696 beschriebenen Verfahren wird Phthalsäureanhydrid in einem Alkohol und in Gegenwart eines Nickelkatalysators bei 100 bis 2000C und bei 28 bis 350 atm zum Phthalid hydriert.
Die Hydrierung des Phthalsäureanhydrids in Lösungsmitteln unter den erforderlichen Temperaturen und Drucken führt zur bildung von Nebenprodukten, deren Abtrennung sehr schwierig ist. Einer wirtschaftlich sinnvollen Ausübung dieses Verfahrens steht auch die Isolierung des Reaktionsproduktes aus dem Lösungsmittel, die schwierige Rückgewinnung des Lösungsmittels sowie der durch die erforderlichen hohen Drucke bedingte Aufwand an Xompressionsenergie entgegen.
Es wurde nun gefunden, daß man Phthalid durch katalytische Hydrierung von Phthalsäureanhydrid vorteilhaft herstellen kann, wenn man die Hydrierung in der Gasphase bei Temperaturen zwischen 150 und 2800C, Drucken unter 20 bar und unter lZerwendun von Kupfer enthaltenden Katalysatoren vornimmt.
Man führt das neue Verfahren bei Temperaturen zwischen 150 und 280°C, vorzugsweise zwischen 180 und 250°C und bei Drucken unter 20 bar, vorzugsweise unter 10 bar durch. Die mittlere Verweilzeit des Reaktionsgemisches in der Katalysatorschüttung beträgt 1 bis 100 Sekunden, vorzugsweise 5 bis 50 Sekunden.
Kupfer enthaltende Katalysatoren sind z.B. die bekannten Kunfer-Chromoxid-Katalysatoren nach Aakins oder mit löslichen Kupeersalzen getränkte poröse Träger. Sie können neben Kunfer noch andere metalle, wie Zink, Aluminium, Chrom, Kobalt, Nickel oder Eisen enthalten. Besonders vorteilhaft sind Kupfer und Aluminium enthaltende Katalysatoren. Von diesen Katalysatoren sind die n der DT-OS 24 45 303 beschriebenen Katalysatoren der allgemeinen Zusammensetzung Cu A16 (CO3)0 (OH) + 12 wobei m einen beliebigen, auch nicht ganzzahligen Wert zwischen 2 und 6 annehmen kann, von besonderem technischem Interesse.
Bei Verwendung dieser Kupfer-Aluminiumoxid-Katalysatoren werden bereits bei atomosphärischem Druck und Temperaturen zwischen 200 und 270 0C sowie bei Verweilzeiten zwischen 10 und 100 Sekunden günstige Ergebnisse erhalten. Wählt man höhere Drücke, so kann man die Temperatur und/oder die Verweilzeit erniedrigen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise folgendermaßen durchgeführt: In einem zirkulierenden, gegebenenfalls vorgewärmten Wasserstoffstrom wird soviel verflüssigtes Phthalsäureanhydrid hineingegeben, daß nach dessen Verdampfung der Sättigungsdampfdruck bei der Hydriertemperatur zu 30 bis 80 Sf erreicht wird. Vor dem Eintritt der Phthalsäureanhydriddampf-Wasserstoff-Mischung in die Katalysatorschüttung wird das Gas zweckmäßig auf die Hydriertemperatur gebracht, wobei das Phthalsäureanhydrid restlos verdampft. Der Anteil des Phthalsäureanhydriddampfes an der Gasphase liegt dann im Bereich von etwa 3 bis 15 Vol.%. Dieses Gasgemisch durchströmt die Katalysatorschüttung in vertikaler Richtung mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 5 bis 50 cm/S. Die dabei auftretende Temperaturerhöhung liegt wegen der relativ neringen Konzentration der reagierenden Komponente im Bereich weniger Grade. Der den Reaktor verlassende Gasstrom wird gekühlt, um das entstandene Phthalid, Reste von nicht umgesetztem Phthalsäureanhydrid sowie das bei der Reaktion entstandene Wasser abzuscheiden. Die Kondensation führt man in mehreren Stufen durch, da das Phthalid bereits bei etwa 700C kristallisiert. In der ersten Stufe wird auf etwa 70 bis 1000C, in der zweiten auf etwa 10 bis -10°C gekühlt. Die vollständige Trocknung des Gases kann auf an sich bekannte Weise, z.B. durch Glykolwäsche oder Sole-0 kühlung auf etwa -25°C durchgeführt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich Phthalid auf technisch besonders vorteilhafte Weise herstellen. Auch bei niedrigem Druck werden Umsätze von über 90 ,Wa und Ausbeuten von über 85 % erzielt.
Beispiel 15 Volumenteile eines Supfer-Aluminiumoxid-Katalysators der Zusammensetz;-ng 5 Cu0 . 3 Al203 in Form von zylinderförmigen Tabletten mit 3 mm Höhe und 3 mm Durchmesser werden in einem Reaktor mit einem Gemisch aus Stickstoff und 3 % Wasserstoff reduziert. Die Reduktion beginnt bei etwa 1200C. Die Temperatur wird allmählich gesteigert bis auf 2000C, Wenn keine Wasserbildung mehr beobachtet wird, wird mit reinem Wasserstoff noch einige Stunden weiterreduziert. Zur Einstellung der benötigen Temperaturen ist der Reaktor mit einem Mantelraum umgeben, durch den ein hochsiedender organischer Wärmeträger gepumpt wird.
Nach beendeter Reduktion wird ein Wasserstoffstrom von 2000 Volumenteilen (STP) im Kreislauf durch den Reaktor gefördert und dabei ein Druck von etwa 1,05 bar und eine Temperatur von 230 bis 2400C eingestellt. Die Wasserstoffzufuhr erfolgt durch ein Gaseinleitungsrohr, das durch den Reaktordeckel bis zum unteren Ende der Katalysatorschüttung geführt ist. Das durchströmende Gas erwärmt sich dabei auf die Reaktortemperatur.
Unmittelbar vor dem Eintritt in den Reaktor wird nunmehr eine auf 150 bis 17000 geheizte Phthalsäureanhydridschmelze in den Wasserstoffstrom dosiert, und zwar in einer Menge von 0,4 Volumenteilen in der Stunde. Das Phthalsäureanhydrid-Wasserstoffgemisch strömt im Einleitungsrohr abwärts, wobei das Phthalsäureanhydrid bis zur Austrittsstelle vollständig verdampft.
Das Gemisch aus Phthalsäureanhydriddampf und Wasserstoff strömt nun aufwärts durch die Katalysatorschüttung, wobei das Phthalsäureanhydrid zu Phthalid hydriert wird. Aus den angegebenen Volumina und Temperaturen errechnet sich eine Verweilzeit des Gasgemisches in der Katalysatorschüttung von etwa 15 Sekunden. Das Gasgemisch verläßt den Reaktor am oberen Ende. Es wird in zwei Stufen gekühlt.
In der ersten Stufe wird bei 800C das gesamte Phthalid und der Rest des nicht umgesetzten Phthalsäureanhydrids abgeschieden. In der zweiten Stufe wird in zwei Schritten zunächst auf 0°C und dann auf -30 0C gekühlt, wobei sich das bei der Reaktion gebildete Wasser und Spuren von o-Xylol abscheiden.
Das Produkt der ersten Kühlstufe hat folgende Zusammensetzung: Phthalid 87 % Phthalsäureanhydrid 1 % Orthotoluylsäure 10 % Benzoesäure 2 % Nebenprodukte, bei denen der aromatische Kohlenwasserstoffring hydriert ist, sind nicht nachweisbar. Die Phthalid-Ausbeute beträgt 85 %.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Phthalid durch katalytische Hydrierung von Phthalsäureanhydrid, dadurch zekennzeichnet, daß man die Hydrierung in der Gasphase bei Temperaturen zwischen 150 und 2800C, Drucken unter 20 bar und unter Verwendung von Kupfer enthaltenden Katalysatoren vornimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung bei Temperaturen zwischen 180 und 250 0C und bei Drucken unter 10 bar durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Verweilzeit des Reaktionsgemisches in der Katalysatorschüttung zwischen 1 und 100 Sekunden beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Kupfer und Aluminium enthaltende Katalysatoren verwendet.