DE954240C

DE954240C - Verfahren zur Herstellung von Phthalsaeureanhydrid

Info

Publication number: DE954240C
Application number: DEB32159A
Authority: DE
Inventors: Dr Adolf Johannsen; Dr Rolf Luehdemann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1954-08-08
Filing date: 1954-08-08
Publication date: 1956-12-13
Also published as: ES222987A1

Description

Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid Beim üblichen katalytischen Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid leitet man Naphthalindämpfe im Gemisch mit Luft über einen Van ' gdinkatalysator, der im allgemeinen in von einem Bad zur Abführung der Reaktionswärme umgebenen Rohren ruhend angeordnet ist. Die den Kontaktofen verlassenden Gase enthalten neben Phthalsäurea,nhydriddämpfen die restliche Luft sowie in kleinen Mengen Naphthochinon, Maleinsäure, Kohlenoxyd, Kohlendioxyd und Wasserdampf. Die Gase aus dem Ofen werden in großen Abscheidungskammern abgekühlt, wobei man mit einer Ausbeute von etwa 87-1/9 der Theorie festes, rohes Phthalsäureanhydrid erhält. Aus Sicherheitsgründen zieht man es vor, mit dem NaphthAlingehalt der Luft unterhalb der unteren Explosionsgrenze von Naphthalin-Luft-Gemischen zu bleiben, d. h. bei i5o' einen Gehalt von 51 g, bei 3oo' einen solchen von 44 9 und bei 350' von 40 9 Naphthalin je chm. Luft (0', 760 mm) nicht zu überschreiten.
Das beschriebene Verfahren -hat den Nachteil, daß sehr große Abscheidungskammern benötigt werden, um. eine restlose Abscheidung der Reaktionsprodukte aus der Luft zu gewährleisten. Als Nachteil ist auch anzusehen, daß das Naphthalin in einem einzigen Durchgang durch den Ofen restlos umgesetzt werden muß, wenn es nicht mit den Abgasen oder bei der Reinigung des rohen Phthal -säureanhydrids verlorengehen soll. Man erreicht die,s durch Anwendung relativ hoher Reaktionstemperaturen von etwa 35o bis 38o". Hierdurch wird andererseits die Verbrennung zu Kohlendioxyd begünstigt, so daß man höhere Ausbeuten an Phthalsäureanhydrid als die vorstehend genannte Ausbeute nicht erzielen kann.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Phthalsäureanhydrid zu erzeugen, indem man Naphthalindämpfe im Gemisch mit Luft durch eine Schicht eines in auf- und ab-,virbelnder Bewegung gehaltenen Katalysators leitet. Zur Abführung der Reaktionswärme sind dabei an der Wand oder im Innern des Kontaktofens Kühlschlangen angeordnet, in denen Wasser unter Druck erwärmt oder verdampft wird.
Es wurde nun gefunden, daß man die Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus Gemischen von Luft und Naphthalindampf an in auf- und abwirbelnder Bewegung gehaltenen Katalysatoren mit Vorteil in der Weise vornimmt, daß man das Gemisch von Luft und Naphthalindämpfen unter teilweiser Abscheidung des jeweils gebildeten Phthalsäureanhydrids und Zuführung frischer Mengen von Naphthalin im Kreislauf führt. Die Abscheidung des Phthalsäurtanhydrids aus dem Kreislaufgemisch erfolgt zweckmäßig in flüssiger Form. Das so abgeschiedene Phthalsäureanhydrid enthält nur geringe Mengen Naphthochinon" Naphthalin und Maleinsäure, weil diese Veru-nreinigungen leichter flüchtig sind als Phthalsäureanhydrid.
Eine vollständige Abscheidung des Phthalsäureanhydrids in flüssiger Form ist rücht möglich, weil es zumindest mit dem einem Dampfdruck von 7 mm Hg beilm Schmelzpunkt von 13-2c' ..tsprechenden Partialdruck in der Luft verbleibt, d. h. in je I M#3 Luft (J, 760 mm) mindestens 61 -Phthalsäureanhydrid enthalten sind. Dieser Anteil wird erfindungsgemäß nochmals über den Katalysator geleitet. Eine Verringerung der Ausbeute tritt hierdurch nicht ein, da das dem Restgas frisch zugesetzte Naphthalin leichter oxydiert wird als das Phthalsäureanhydrid. Zweckmäßig hält man in d#r,r Schicht des auf- und abwirbelnden Katalysators eine niedrigere Durchschnittstemperatur aufrecht, als sonst üblich, z. B. 33o bis 350", und verzichtet im Hinblick auf den mehrmaligen Durchgang der Gase durch die Katalysatorschicht auf eine vollständige Umsetzung des Naphthalins und Naphtho-chinons. Welche Menge Naphthalin dem Restgas jeweils zugesetzt werden kann, richtet sich nach der unteren Explosionsgrenze, welche bei 400' bei 73,2 9 Phthalsäu-reanhy-drid je Ncbm Luft liegt. Hiernach kann man bei einmaligem Überleiten der rückgeführten Gase über d#enKatalysator bei 4,er genannten Temperatur 73,22-61 = 12,2 g Phthalsäureanhydrid je Nebm Luft, d. h. etwa 17% des im Kreislauf geführten Phthalsäurean-hydri4s, und durch wiederholte Führung im Kreislauf bis zu etwa 5o% des insgesamt gebildeten Phthalsäurea-nhydrids flüssig abscheiden.
Außerdem wird bei diesem Kreislaufverfahren der Sauerstoffgehalt einer vorgegebenen Luftmenge besser ausgenutzt als bei einmaligem Durchgang der Gase durch die Katalysatorschicht. Während beispielsweise der Sauerstoffgehalt von Luft, die je Nebm 40 9 Naphthal#in enthäli, bei der Oxydation von 87% des Naphthalins zu Phthalsäureanhydrid nach dem bisher üblichen Verfahren nur von 2o,9 auf 17,1 Volumprozent absinkt, ermöglicht das Kreislaufverfahren eine Ausnutzung des Sauerstoffgehaltes der Luft bis herunter zu etwa 8 Volumprozent und weniger, ohne eine nennenswerte Verlangsamung der Reaktionsgeschwindigkeit zur Folge zu haben.
Man kann demnach mit i NTbcm Luft 8o g Naphtha,lin und mehr umsetzen. Der fallende Gehalt an Sauerstoff und der steigende Gehalt an Kohlendioxyd und Wasserdampf im Gasgernisch verschieben die untere Explosionsgrenze in günstigem Sinne. Die im Kreislauf geführte sauerstoffanne Luf t kann somit höhere Gehalte an. Phthalsäureanhydrid aufweisen, als dies, bei Verwendung normaler Luft ohne Gefahr möglich ist. Hierdurch läßt sich je Durchgang des rückgeführten Gases durch die Katalysatorschicht noch mehr Phthalsäureanhydrid, als vorstehend angegeben, flüssig abscheiden.
Die bessere Ausnutzung des Sauerstoffgehalts der Luft hat außerdem zur Folge, daß die für die Herstellung einer bestimmten Menge Phthalsäureanhydrid erforderliche Luftmenge bei Anwendung von 8o g Naphthalin je Nebm Luft nur die Hälfte und bei einer solchen von i2o g Naphthalin je Ncbm Luft nur ein Drittel der sonst übliche-n Luftmenge zu betragen braucht. Dementsprechend können die Abscheidungskammern für das feste Phthalsäureanhydrid auf die Hälfte bzw. ein Drittel des sonst notwendigen Raumes verkleinert werden.
Im Hinblick auf die Anwendung niedrigerer Temperaturen im Kontaktofen beim erfindungsgemäßen Kreislaufverfahren kann. es zweckmäßig sein, das aus dem Kreislauf geführte Restgas über einen nachgeschalteten Katalysator zu leiten, um Reste von. Naphthalin und . Naphthochinon zu Phthalsäureanhydri.d umzusetzen und in vorzugsweise fester Form abzuscheiden. Beispiel In einem Kontaktofen wird eine 1,5 m hohe Wirbelschicht von Vanadinkontakt mit einer Korngröße von o,i5 bis o,6 mm aufrechterhalten, indem man aus einer Abscheidungskammer für flüssiges, in. diesem Prozeß gewonnenes Phthalsäureanhydrid Restgas mit 11,3 Volumprozent Sauerstoff und 61 g Phthalsäureanhydrid je cbm von unten in die Schicht einleitet, wobei diesem Restgas beim Eintritt in die Kontaktschicht noch 34 9 Naphthalin je cbm zugesetzt werden. Die Umsetzung dieses Gasgemisches erfolgt bei 345' und mit einer Strömungsgeschwindigkeit, von 36 cm/ser- (bezogen auf den leeren Ofenraum und Normalbedingungen). Diese Temperatur liegt unterhalb der Explosionsgrenze, die bei dem angewendeten Gasgetnisch bei 400' liegt. Die umgesetzte Gasmischung, die neben 96 g Phthalsäureanhydrid je cbm noch 8 Volumprozent Sauerstoff enthält, wird durch einen Staubabscheider geführt, um sie von mitgerissenem Kontaktsta.ub zu befreien. In der obengenannten Abscheidungskammer wird das Gasgemisch gekühlt, wobei 35 9 Phthalsäureanhydrid je cbm flüssig kondensiert werden. Die Ausbeute beträgt 103 Gewichtsprozent, bezogen auf Naphthalin, bzw. 89,2% der Theorie. :2551 Restgas mit 8 Volumprozent Sauerstoff werden je cbm des im Kreislauf geführten Gases abgezogen und durch Frischluft ersetzt; das so erhaltene Kreisgas mit 11,3 Volumprozent Sauerstoff wird in den Kontaktofen zurückgeführt. Das abgezogene Kreisgas wird über einen Nachkantakt geleitet, um Reste von Naphthalin und Naphthochinon zu Phthalsäureanhydrid u--inzusetzen, das in fester Form abgeschieden wird. Der Anteil dieses in fester Form abgeschiedenen Phthalsäureanhydrids beträgt etwa 45 1/o der gesamten Erzeugung, während 55 0/9 flüssig abgeschieden werden.

Claims

PATENTANSPROCHE-i. Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus Gemischen von Luft und Naphthalindämpfen an in auf- und abwirbelnder Bewegung gehaltenen Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch aus Luft und Naphthalindämpfen unter teilweiser Abscheidung des jeweils gebildeten Phthalsäureanhydrids und Zuführung frischer Napthalinmengen im Kreislauf iührt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man Phthalsäureanhydrid, aus dem Kfeislaufgemisch in - flüssiger Form, abscheidet.