DE2826346C2

DE2826346C2 - Verfahren zur Absaugung von Gasen und Dämpfen aus Vakuum-Destillationskolonnen

Info

Publication number: DE2826346C2
Application number: DE2826346A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing.(Grad.) 5021 Geyen Keunecke; Herbert Ing.(grad.) 5024 Pulheim Krimphove
Original assignee: Davy McKee AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1985-02-07
Also published as: US4269776A; FR2428637A1; FR2428637B1; DE2826346A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absaugung von Gasen und Dämpfen aus Vakuum-Destillationskolonnen und gegebenenfalls aus Phthalsäureanhydrid enthaltenden Lagerbehältern mittels Strahlpumpen im Rahmen der Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch katalytische Oxidation eines Gemisches aus o-Xylol oder Naphthalin mit Luft bei Temperaturen im Bereich von 340 bis 390⁰C, Abscheiden des rohen Phthalsäureanhydrids aus dem Reaktionsgas durch Abkühlen auf Temperaturen im Bereich von 45 bis 65°C und Reinigung des Roh-Phthalsäureanhydrids durch thermische Vorbehandlung und Vakuum-Destillation.

Bei der destillativen Reinigung von rohem Phthalsäureanhydrid arbeitet man mit Bodenkolonnen bei Drukken von beispielsweise 27 bis 400 mbar, vorzugsweise 53 bis 133 mbar. Das Vakuum wird bisher durch im allgemeinen, zweistufige Dampfstrahlpumpanlagen oder Wasserringpumpen erzeugt. In der von der Kolonne zur Vakuumpumpe führenden Vakuumleitung ist im allgemeinen ein Sublimatfänger angeordnet, in dem die in die Vakuumleitung angesaugten Dämpfe auf 50 bis 70° C abgekühlt und teilweise niedergeschlagen werden. Trotzdem gelangen flüchtige Destillationsprodukte durch die Vakuumleitung in die Dampfstrahl- bzw. Wasserringpumpe, werden von dem Kühlwasser der Dampfstrahler bzw. dem Betriebswasser der Wasserringpumpe gelöst und machen den Austausch des so verunreinigten Wassers erforderlich. Dadurch entsteht ein Abwasser, dessen Aufarbeitung mit erheblichen Kosten verbunden ist. Darüber hinaus muß für einen störungsfreien Betrieb der Sublimatfängcr von Zeil zu Zeit gereinigt werden, d. h. die drain gebildeten Abscheidungen müssen mit einem Lösungsmittel aufgelöst oder abge-Nchmolzen werden, wobei häufig durch l'umarsäurebildung in der Abscheidung Schwierigkeiten auftreten.

Schließlich müssen die Dampfstrahlpumpen beheizt werden, um eine Abscheidung der abgesaugten organischen Dämpfe in der Strahlpumpe und eine dadurch verursachte Störung des Pumpenbetriebs zu vermeiden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bei der Phthalsäureanhydridreinigung durch Vakuumdestillation mit Hilfe von Dampfstrahl- und Wasserringpumpen auftretende Abwasserprobiem zu beseitigen und insbesondere den Vakuumbetrieb durch Einsparung des Sublimatfängers in der Vakuumleitung zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß man als Treibmittel für die Strahlpumpen Druckluft einsetzt und die zur Absaugung verwendete, mit den abgesaugten Gasen und Dämpfen beladene Luft mit dem Gasstrom zwischen der Oxidation und der Phthalsäureanhydridabscheidung vereinigt.
Die gesamten au* der Destillationskolonne in die Vakuumleitung eingesaugten Dämpfe und Gase werden durch die Luftstrahlpumpe abgesaugt Eine Zwischenabscheidung in einem gekühlten Sublimatfänger ist nicht mehr erforderlich. Die mit den abgesaugten Gasen und Dämpfen beladene Treibluft gelangt mit dem Prozeßgasstrom in die Phthalsäureanhydridabscheidung und dann in die ohnehin erforderliche Abgasreinigung, z. B. in eine Abgaswäsche. Auf diese Weis·«; werden die in die Vakuumleitung eingesaugten Phthalsäureanhydriddämpfe in den Abscheidern abgeschieden, und die eingesaugten Dämpfe des Maleinsäureanhydrids und der Monocarbonsäuren weiden in der Wäsche aus dem Abgas entfernt. Würde man dagegen die beim Vakuumbetrieb mit Dampfstrahl- oder Wasserringpumpen anfallenden Abwässer bei der Abgaswäschc mit einsetzen, ergäbe sich für die sowohl für die Verbrennung als auch die Maleinsäureanhydridgewinnung erforderliche Konzentrierung des erhöhten Waschlösungsvolumens ein erheblicher Mehrverbrauch an Energie. Außerdem würde das in die Vakuumleitung eingesaugte Phthalsäureanhydrid, soweit es nicht im Sublimatfänger abgefangen wird, in die Waschlösung gelangen und wäre für die Phthalsäureanhydridgewinnung verloren bzw. würde die Aufarbeitung der Waschlösung zu reinem Maleinsäureanhydrid erschweren.

Vorzugsweise wärmt man die Druckluft vor der Verwendung zur Absaugung auf Temperaturen zwischen 30 und 200⁰C, insbesondere zwischen 100 und 200°C. vor. Auf diese Weise wird vermieden, daß sich die abgesaugten Dämpfe in der Luftstrahlpumpe und in den nachfolgenden Leitungen kondensieren und zu Störungen beim Pumpenbetrieb führen. Weiterhin ist vorgesehen, daß man mit einem Treibluftdruck in dem Bereich zwischen 2 und 20 bar. vorzugsweise zwischen 4 und 10 bar, arbeitet.

Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Gase aus den Destiliationsstufen ohne Zwischenkühlung abgesaugt. Die Investitionskosten für den Sublimatfänger sowie auch dessen Betriebskosten (Beaufschlagung mit Kaltöl und Hcißöl) fallen auf diese Weise weg. Auch Betriebsstörungen infolge Fumarsäiircbildung in dem Sublimatfänger sind nicht mehr zu befürchten.

Eine Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor. Gase und Dämpfe auch aus Phthalsäureanhydrid enthaltenden Behältern mit Luftstrahlpurnpen abzusaugen und die mit diesen Gasen und Dämpfen bela denc Luft in den Prozeßgassirom zurückzuführen. Auf diese Weise werden die Abgase von Phthalsäureanhy-

driddämpfen aus Behältern, in denen Phthalsäureanhydrid insbesondere flüssig gelagert wird, an die Atmosphäre und die dadurch verursachte Umweltbelastung und Produkiverluste vermieden. Die Beatmung dieser Behälter erfolgt zweckmäßigerweise durch ein erwärmtes Gas, z. B. Stickstoff, um eine Kondensation des Phthalsäureanhydrids in der Saugleitung zu vermeiden.

Die in den Luftstrahlpumpen eingesetzte, mit Dämpfen beladene Luft vereinigt man mit dem Prozeßgasstrom zwischen der Oxidation und der Phthalsäureanhydridabscheidung. Abgesaugtes Phthalsäureanhydrid wird so in den Abscheidern zurückgewonnen, während Maleinsäureanhydrid und andere flüchtige Verbindungen, wie Monocarbonsäuren, in der Abgasreinigungsstufe, z. B. durch Wäsche, aus dem Abgas entfernt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in der das Fließbild einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgcnäßen Verfahrens dargestellt ist.

Die durch Leitung 2 zugeführte Luft wird in dem Luftvorwärmer 1 erhitzt und mit durch Leitung 4 herangeführtem o-Xylol beladen, das in dem Erhitzer 3 vorgewärmt wurde. Das o-Xylol/Luft-Gemisch wird in dem Reaktor 5 katalytisch unter Bildung von Phthalsäureanhydrid oxidiert. Das Prozeßgas verläßt den Reaktor 5 mit 380⁰C, gelangt durch Leitung 6 in den Gaskühler 7, in dem es auf 170° C abgekühlt wird, und dann durch Leitung 8 in den Abscheider 9. In dem Abscheider wird der Gasstrom auf etwa 55° C abgekühlt und das Phthal-Säureanhydrid in fester Form abgeschieden. Das von Phthalsäureanhydrid im wesentlichen freie Abgas verläßt den Abscheider 9 bei 10 und wird einer Wäsche (rieht dargestellt) zugeführt, in der Maleinsäureanhydrid, Monocarbonsäuren und andere flüchtige Bestandteile ausgewaschen werden, bevor das Abgas zum Kamin geführt wird.

Von Zeit zu Zeit wird das in dem Abscheider 9 abgeschiedene Phthalsäureanhydrid ausgeschmolzen und in dem Roh-PSA-Behälter 11 gesammelt. Das rohe Phthal-Säureanhydrid wird aus dem Behälter 11 durch Leitung 12 dem Vorbehandlungsbehälter 13 zugeführt. In der Praxis sind mehrere solche Vorbehandlungmihrbehälter hintereinandergeschaltel, der Einfachheit halber wurde jedoch nur einer dargestellt. Das vorbehandelte rohe Phthalsäureanhydrid gelangt über Leitung 14 in die Vordestillationskolonnc 15, in der unter einem Vakuum von 333 mbar ein Vorlauf abgetrennt wird. Das so von leichtflüchtigen Verunreinigungen befreite Rohprodukt gelangt durch Leitung 16 in die Hauptdestillationskolonne 17, in der unter einem Vakuum von 200 mbar das reine Phthalsäureanhydrid überdestilliert wird, während aus dem Sumpf der Rückstand aDgszogen wird. Das Reinprodukt gelangt über Leitung 18 in den Reinprodukt-Sammeltank 19, in dem es flüssig gelagert wird und von wo es einer Schuppenwalze (nicht dargestellt) zugeführt wird.

Die Kolonnen 15 und Yl sind durch Vakuumleitungen an die Luftstrahlpumpen 20 bzw. 21 angeschlossen, durch welche die Kolonnen unter dem genannten Vaku- t>o um gehalten werden. Zur einfacheren Darstellung ist jeweils nur eine Luftsirahlpumpe dargestellt; in der Praxis können jeweils zwei Luftstrahlpumpen hintereinander geschaltet sein. In ähnlicher Weise werden aus dem Siimmcltank 19 durch eine Luftstrahlpumpe 22 über die b^r> Leitung 23 Phihalsäurcanhydriddämpfe abgesaugt, wobei dem Gusraum des Tanks 19 durch Leitung 24 Stickstoff zugeführt wird, der in dem Wärmeaustauscher 25 vorgewärmt wird.

Die Luftstrahlpumpen 20, 21, 22 werden mit Druckluft von 5.9 bar betrieben, die über Leitung 26 einem mit kondensierendem Dampf beheizten Wärmeaustauscher 27 und dann über die Zweigleitungen 26·¹, 26¹" und 26'' den Luftstrahlpumpen 20,21,22 zugeführt wird. Die mit den aus den Kolonnen 15, 17 und dem Tank 19 abgesaugten Dämpfen beladene Luft aus den Luftstrahlpumpen wird in Leitung 28 gesammelt, die an die von dem Gaskühler 7 zum Abscheider 9 führende Prozeßgasleitung 8 angeschlossen ist, so daß die beladene Luft mit dem Prozeßgas vereinigt durch den Abscheider 9 geführt wird.

Beispiel

In einer Anlage, wie sie im Prinzip in der Figur dargestellt ist, werden 7,5 t/h o-Xylol mit 170 000 NmVh Luft in einer Kontaktoxidation mit üblichem V2O5-Katalysator zu Phthalsäureanhydrid oxidiert. Der Reaktionsgasstrom wird auf 55° C abgekühlt. Man erhält 7,7 t/h rohes Phthalsäureanhydrid mit einem PSA-Gehalt von 99,5%.

Das rohe Phthalsäureanhydrid wird dann in bekannter Weise durch thermische Vorbehandlung und zweistufige Destillation in Kolonnen bei einem Kopfdruck von 333 mbar bzw. 200 mbar gereinigt. Das Reinprodükt wird in einem Sammelbehälter gelagert.

Zur Erzeugung des Vakuums für die Destillationskolonnen und zur Absaugung von Dämpfen aus dem Lagerbehälter werden Luftstrahlpumpen eingesetzt, die mit auf 150⁰C vorgewärmter Luft von 5,9 bar beaufschlagt werden. Der Luftverbrauch beträgt 500 NmVh. Die mit den abgesaugten Dämpfen beladene Luft wird mit dem Prozeßgasstrom vor den Abscheidern vereinigt. Das Abgas der Abscheider wird zwecks Reinigung einer Wäsche zugeführt, in der 2 nWh Waschlösung mit 30 Gew.-% organischen Verbindungen anfällt.

Vergleichsbeispiel

Es wird ebenso gearbeitet wie in dem vorstehenden Beispiel, wobei jedoch anstelle von Luftstrahlpumpen zweistufige Dsmpfstrahlpumpen verwendet werden. Es sind 5 t/h Dampf und Kühlwasser zur Kondensation erforderlich. Es fallen an den Dampfstrahlpumpen 5 mVh Abwasser an, das bei der Wäsche der den Abscheider verlassenden Abgase eingesetzt wird. Man erhält auf diese Weise 3,6 mVh Waschlösung mit 20 Gew.-% organische Verbindungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Absaugung von Gasen und Dämpfen aus Vakuum-Destillationskolonnen und gegebenenfalls aus Phthalsäureanhydrid enthaltenden Behältern mittels Strahlpumpen im Rahmen der Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch katalytische Oxidation eines Gemisches aus o-Xylol oder Naphthalin mit Luft bei Temperaturen im Bereich von 340 bis 390" C, Abscheiden des rohen Phthaisäureanhydrids aus dem Reaktionsgas durch Abkühlen auf Temperaturen im Bereich von 45 bis 65° C und Reinigung des Roh-Phthalsäureanhydrids durch thermische Vorbehandlung und Vakuum-Destillation, dadurch gekennzeichnet, daß man als Treibmittel für die Strahlpumpen Druckluft einsetzt und die zur Absaugung verwendete, mit den abgesaugten Gasen und Dämpfen beladene Luft mit dem Gasstrom zwischen der Oxidation und der Phthalsäureanhydridabscheidung vereinigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Druckluft vor der Verwendung zur Absaugung auf Temperaturen zwischen 100 und 200⁰C vorwärmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Strahlpumpen mit einem Luftdruck im Bereich zwischen 4 und 10 bar betreibt.