DE2826919C2

DE2826919C2 -

Info

Publication number: DE2826919C2
Application number: DE2826919A
Authority: DE
Inventors: Kiran R. Monroeville Pa. Us Bakshi
Original assignee: Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1977-06-24
Filing date: 1978-06-20
Publication date: 1987-05-21
Also published as: FR2395265A1; CA1091678A; JPS5412318A; NL7806705A; GB1593610A; BE868363A; JPS5747194B2; IT1096763B; DE2826919A1; IT7824854A0; FR2395265B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Maleinsäureanhydrid aus gasförmigen Gemischen, die Wasser sowie Maleinsäureanhydrid enthalten. Das Verfahren wird durchgeführt, indem man das Gas unter ausgewählten Temperatur- und Druckbedingungen kondensiert. Auf diese Weise wird das Maleinsäureanhydrid als ein Kondensat aufgefangen, während die leichten Verunreinigungen, wie Wasser und Säuren in der Dampfphase verbleiben.

Dieses Verfahren ist besonders auf die Gewinnung von Maleinsäureanhydrid anwendbar, welches normalerweise während des Strippens der leichten Produkte (light stripping) von rohem Maleinsäureanhydrid verlorengeht. Rohes Maleinsäureanhydrid wird durch die Dampfphasenoxidation einer Kohlenwasserstoffbeschickung hergestellt und durch Absorption aus dem aus der Oxidation ausströmenden Produkt unter Verwendung eines flüssigen Lösungsmittels und anschließende Destillation des anhydridreichen Absorbens gewonnen. In der US-PS 38 18 680 wird ein typisches Verfahren zur Herstellung von rohem Maleinsäureanhydrid unter Verwendung einer flüssigen intramolekularen Carbonsäure als Absorbens beschrieben. Andere organische Absorbentien, wie sie in den US-PS 25 74 644, 30 40 059, 28 93 924, 38 91 680 und 38 50 758 beschrieben werden, können verwendet werden.

Es ist übliche Praxis, das rohe Maleinsäureanhydrid durch Abstrippen der niedrig siedenden Verunreinigungen unter Verwendung von Destillation unter vermindertem Druck weiter zu raffinieren. Im allgemeinen umfassen die niedrig siedenden Verunreinigungen Carbonsäuren, wie Essigsäure und Acrylsäure und Wasser. Jedoch enthält der über Kopf abgezogene Dampf ebenfalls, selbst unter den besten Betriebsbedingungen etwas Maleinsäureanhydrid, welches entweder durch das Vakuumsystem verlorengeht oder durch ein kompliziertes und umständliches Absorptions- bzw. Kreislaufverfahren gewonnen wird. So enthält der über Kopf abgezogene Dampf Maleinsäureanhydrid und Wasser. Konventionelles Absorptionsverfahren wurde als Verfahren zur Gewinnung des Anhydrides versucht, jedoch weist es mehrere Nachteile auf. Insbesondere muß ein signifikanter Teil der Verunreinigungen ebenfalls absorbiert und zurückgeführt werden, um eine vollständige Anhydridgewinnung zu gewährleisten. Daher ist die Anwendung von Absorption zur Gewinnung des Anhydrides aus dem über Kopf vom Stripper abgezogenen leichten Produkt enthaltenden Dampf (light stripper overhead vapor) ein relativ ineffektives Verfahren.

Dementsprechend würde es vorteilhaft sein, ein Verfahren zur Gewinnung von Maleinsäureanhydrid aus gasförmigen Gemischen, die ebenfalls Wasser und niedrig siedende Verunreinigungen enthalten, welches während der Gewinnung des Anhydrides das Wasser und andere Verunreinigungen in dem Gas zurückläßt, bereitzustellen.

Verschiedene US-Patentschriften diskutieren die Gewinnung von Maleinsäureanhydrid aus gasförmigen Gemischen, die ebenfalls Wasser enthalten. Im allgemeinen verwenden diese Methoden die partielle Kondensation von Maleinsäureanhydrid, was durch Kühlen des gasförmigen Gemisches auf Temperaturen über 50°C erzielt wird, um die Kondensation des Wassers auf ein Minimum herabzusetzen. Eine derartige Praxis führt jedoch lediglich zu partieller Gewinnung des Maleinsäureanhydrids, das mit etwas Maleinsäure verunreinigt ist, da jeglicher Versuch zur vollständigen Gewinnung das Kühlen des Gases unter den Taupunkt des Wassers erfordert. Wenn der Taupunkt des Wassers erreicht ist, hydrolysiert das Maleinsäureanhydrid zu Maleinsäure und Fumarsäure. So wird z. B. in der GB-PS 8 22 612 das aus dem Oxidationsreaktor ausströmende Gas mit einem Inertgas verdünnt, bis der Anhydrid- Partialdruck weniger als 2,912 mbar (2,24 mm Hg) beträgt, und das Gas auf etwa 20°C abgekühlt. In gleicher Weise werden in der US-PS 27 62 449, der US-PS 28 12 037 und der FR-PS 13 03 126 partielle Kondensationsverfahren zur Gewinnung von Maleinsäureanhydrid aus Gasgemischen, die Anhydrid und relativ geringe Konzentrationen an Wasser enthalten, durch Abkühlen des Gases auf Temperaturen zwischen 50 bis 60°C beschrieben.

Insgesamt lehrt der Stand der Technik die Gewinnung von Maleinsäureanhydrid durch Kühlen von Maleinsäureanhydrid- Gasen bei etwa einer Atmosphäre Druck.

Die partiellen Kondensationsverfahren gemäß dem Stand der Technik sind insbesondere nützlich, wo die Konzentration des Anhydrides relativ hoch ist und die Konzentration des Wassers relativ gering ist, gewöhnlich weniger als 5 Vol.-%, so daß die Gesamteffektivität der Gewinnung durch Zurücklassen geringer Mengen Anhydrid in dem Gas nicht signifikant vermindert wird. Es ist jedoch weiterhin wünschenswert, ein Verfahren bereitzustellen, welches im wesentlichen vollständige Gewinnung von Anhydrid, selbst dort, wo die Konzentration des Wassers relativ hoch ist, typischerweise mehr als 10 Vol.-%, liefert.

Es wurde nun gefunden, daß Maleinsäureanhydrid in einem gasförmigen Gemisch mit Wasser ohne signifikante Wasserverunreinigung gewonnen werden kann, indem man ein gasförmiges Gemisch von etwa 1 bis 30 Vol.-% Maleinsäureanhydrid und von etwa 10 bis etwa 70 Vol.-% Wasser auf eine Temperatur im Bereich von etwa 25 bis 40°C bei einem Druck von weniger als etwa 65 mbar kühlt.

Demgemäß kann bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Maleinsäureanhydrid aus gasförmigen Gemischen mit Wasser ohne merkbaren Verlust des Anhydrids und ohne merklichen Verlust des Wirkungsgrades durch Kondensieren des Wassers und Maleinsäureanhydrid enthaltenden Gases bei vermindertem Druck gewonnen werden. Im allgemeinen können Gasströme, die sowohl Wasser als auch Maleinsäureanhydrid enthalten, aufgrund der Möglichkeit, daß ausreichend Wasser mit dem Anhydrid zur Bewirkung der Hydrolyse des Anhydrides zu Maleinsäure kondensiert, nicht kondensiert werden. Maleinsäure isomerisiert leicht zu fester Fumarsäure, welche unlöslich ist. Es wurde jedoch gefunden, daß unter den ausgewählten erfindungsgemäßen Bedingungen solche gasförmigen Gemische zur Gewinnung von Maleinsäureanhydrid ohne nachfolgende Wasser- Kondensation kondensiert werden können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der über Kopf abgezogene Dampf, der das restliche Maleinsäureanhydrid und niedrig siedende Vereunreinigungen enthält, zu einem Kondensatorsystem geleitet. Das Kondensatorsystem wird bei einer Temperatur von etwa 25 bis 40°C bei einem Druck von weniger als 65 mbar gehalten. Das Kondensat aus dem Kondensatorsystem, das flüssiges Maleinsäureanhydrid enthält, kann zurückgeführt werden und die gasförmigen Verunreinigungen können durch ein Vakuumsystem abgezogen werden.

Das in dem Kondensatorsystem gewonnene Maleinsäureanhydrid kann vorzugsweise zu dem Stripper für die niedrig-siedenden Produkte zurückgeführt werden.

Das nachfolgende Beispiel dient der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Gemäß diesem Beispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren auf die Gewinnung von Maleinsäureanhydrid aus den über Kopf aus dem Stripper abgeleiteten, die leichten Produkte enthaltenden Dämpfe eines Verfahrens zur Destillation von rohem Maleinsäureanhydrid angewandt und werden weitere Ausführungsformen vorgeschlagen.

Beispiel

Ein rohes Maleinsäureanhydrid enthaltender Produktstrom wurde durch Oxidation von n-Butan gemäß dem in der US-PS 38 64 280 beschriebenen Verfahren erhalten. Die Konzentrationen der Komponenten in dem Produktstrom sind in Tabelle I zusammengestellt. Für eine derartige Zusammensetzung sind die Taupunkte von Wasser und Maleinsäureanhydrid bei verschiedenen Gesamtdrucken in Tabelle II zusammengestellt. Der Strom wurde kondensiert, indem man ihn durch einen Kondensator leitete, der durch einen Gegenstrom von Luft durch den Mantel gekühlt wurde. In einem typischen Versuch wurden 2 gMol dieses Stromes pro Stunde durch einen Kondensator mit einer Wärmeübertragungsfläche von 0,028 m² geleitet.

Bei fortschreitender Kondensation bildeten sich an den Wärmeaustauscherwänden Kristalle von Maleinsäureanhydrid. Das aus dem Kondensator ausströmende Produkt wurde gewaschen und hinsichtlich seiner Zusammensetzung durch potentiometrische Titration auf organische Säuren und durch Gaschromatographie hinsichtlich der vollständigen Zusammensetzung analysiert.

Das kondensierte Maleinsäureanhydrid wurde anschließend hinsichtlich Spurenverunreinigungen, wie Maleinsäure, Fumarsäure, leichte organische Säuren und andere organische Verunreinigungen durch verschiedene Methoden, wie Gefrierpunktbestimmungen, bevorzugte Löslichkeit in Chloroform, Infrarotspektrometrie und Gaschromatographie untersucht.

In Tabelle III sind die Versuchsbedingungen und die Ergebnisse der Untersuchungen bzw. Analysen zusammengestellt. Die Effektivität der Maleinsäureanhydridgewinnung durch dieses Kondensationsverfahren wurde aus den Analysen des kondensierten Maleinsäureanhydrides und der Zusammensetzung des Abgases, das bei Betrieb den Kondensator verläßt, erhalten. Die in Tabelle III zusammengestellten Werte zeigen, daß die Aufrechterhaltung einer Temperatur von mehr als etwa 20°C, vorzugsweise mehr als etwa 30°C, und ein Druck von weniger als etwa 65 mbar zu einer nicht-bemerkbar kleinen Menge an Wasserkondensation oder Hydratation des kondensierten Maleinsäureanhydrides zu Maleinsäure oder Fumarsäure führt. Andere organische Verunreinigungen wurden ebenfalls unter diesen Bedingungen unter Bereitstellung von Maleinsäureanhydrid hoher Qualität, wie durch erhöhte Farbstabilität gezeigt wird, entfernt.

Tabelle 1

Typische Zusammensetzung von rohes Maleinsäureanhydrid enthaltendem Destillationsüberkopfprodukt

Tabelle II

Taupunkte für Wasser und Maleinsäureanhydrid im Strom mit der Zusammensetzung gemäß der Tabelle I

Tabelle III

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Maleinsäureanhydrid aus gasförmigen, Maleinsäureanhydrid und Wasser enthaltenden Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß man das gasförmige Gemisch von etwa 1 bis 30 Vol.-% Maleinsäureanhydrid und von etwa 10 bis etwa 70 Vol.-% Wasser auf eine Temperatur im Bereich von etwa 25 bis 40°C bei einem Druck von weniger als 65 mbar kühlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch auf eine Temperatur von etwa 30°C kühlt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohe Maleinsäure enthaltende Gemisch der über Kopf vom Stripper abgezogene, leicht siedende Produkte enthaltende Dampf ist, der bei der Dampfphasenoxidation einer Kohlenwasserstoffbeschickung zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid erhalten wird.