JP2004331560A - Method for producing pyromellitic anhydride - Google Patents

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JP2004331560A
JP2004331560A JP2003129174A JP2003129174A JP2004331560A JP 2004331560 A JP2004331560 A JP 2004331560A JP 2003129174 A JP2003129174 A JP 2003129174A JP 2003129174 A JP2003129174 A JP 2003129174A JP 2004331560 A JP2004331560 A JP 2004331560A
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Japan
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durene
pmda
gas
boiling
evaporator
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Kenji Nakahara
健二 中原
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing pyromellitic anhydride by purifying durene and subjecting purified durene to a catalytic vapor-phase oxidation reaction. <P>SOLUTION: In the method for producing pyromellitic anhydride by the catalytic vapor-phase oxidation reaction of durene, the durene is treated by a process for separating a low-boiling substance and/or a process for separating a high-boiling substance. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デュレンの接触気相酸化反応による無水ピロメリット酸の製造方法に関する。さらに詳細には、精製デュレンを用いた無水ピロメリット酸の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
無水ピロメリット酸は、耐熱性樹脂、可塑剤、エポキシ樹脂用硬化剤などとして広く使用されており、工業原料としての重要性もますます高まっている。
【0003】
無水ピロメリット酸の製造方法として、デュレン(1,2,4,5−テトラメチルベンゼン)の接触気相酸化反応による製造方法が知られている。従来、高価であった原料デュレンがゼオライト系触媒の使用により、大量かつ安価に入手できる可能性が開けたことにより、デュレンの接触気相酸化反応を利用する無水ピロメリット酸の製造方法が注目されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−171393号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、提供されるデュレン純度は必ずしも安定しているわけではなく、それにともなってデュレンの接触気相酸化反応による無水ピロメリット酸の収率も変動するという問題点があった。
【0006】
そこで、本発明はデュレンを精製するとともに、接触気相酸化反応を行って無水ピロメリット酸を製造する方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、デュレンの接触気相酸化反応による無水ピロメリット酸の製造方法において、該デュレンを低沸物分離工程および/または高沸物分離工程で処理することを特徴とする無水ピロメリット酸の製造方法、に関する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の無水ピロメリット酸の製造方法は、デュレンの接触気相酸化反応による無水ピロメリット酸(以後、「無水ピロメリット酸」を「PMDA」と称することもある。)の製造において、該デュレンを低沸物分離工程および/または高沸物分離工程で処理することを特徴とする。
【0009】
本発明のPMDAの製造方法について図面を用いて説明する。図1は本発明のPMDA製造方法の一例を示す工程図である。図1において、PMDAの製造工程は、(A)デュレンの精製工程、(B)デュレンの接触気相酸化反応、(C)PMDAの捕集工程、(D)排ガス処理工程、(E)製品化工程に分けることができる。なお、(B)〜(D)工程は公知の方法を採用することができる。以下、各工程について順次説明する。
【0010】
(A)デュレンの精製工程
デュレンに含まれる不純物としては、iso−デュレン、水分、1,2,4−トリメチルベンゼン、および2,4,6−トリメチルベンズアルデヒドなどが挙げられる。
【0011】
低沸物分離工程には、油水分離装置を用い、粗デュレン中に含まれる水および水溶性の不純物を水相分として分離・抜出しする工程や、デュレンの沸点(196.8℃)よりも低い温度、例えば78℃〜150℃で加熱し、粗デュレン中に含まれる軽沸物を除去する工程が含まれる。加熱分離装置としては、デュレンを加熱できれば特に制限されないが、例えば蒸発器、蒸留塔による熱分離、シェルアンドチューブやスパイラル式熱交換器による加熱分離、フラッシュタンクによる分離を挙げることができる。かかる工程を行う場合、バッチ式、連続式どちらでもよく、蒸発を促進するために減圧状態で行ってもよい。このように、粗デュレンに含まれる水分、軽沸物の量を低減することにより、デュレンの接触気相酸化反応で得られるPMDA収率を向上させるとともに、得られたPMDAの着色を防止する効果が得られる。さらに、用いた触媒の寿命を向上させることもできる。
【0012】
低沸物分離工程後、または低沸物が含まれない場合にはそのまま高沸物分離工程で高沸物を処理する。高沸物分離工程とは、デュレンの沸点よりも高い温度、例えば196.8℃(デュレンの沸点)〜250℃で加熱することによって、高沸物を残渣として残し、デュレンを蒸発させる工程をいう。加熱装置としては、デュレンを加熱して蒸発できる装置であれば特に制限されることはないが、例えば蒸発器を挙げることができる。蒸発器における濃縮倍率は、一般に、10〜1000倍、好ましくは200〜1000倍である。濃縮倍率は、原料を100質量部とした場合に、残渣が1質量部であると、濃縮倍率は100倍と表す。低沸物および高沸物の分離工程において、デュレンが接する装置の雰囲気の酸素濃度を、通常、酸素濃度10容量%以下、好ましくは5容量%以下、最も好ましくは窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気とすることが望ましい。蒸発したデュレンは、必要により、空気、酸素、酸素富化空気などで濃度を調整し、十分に混合した後、そのまま接触気相酸化反応の原料として用いることができる。低酸素濃度下でデュレンの濃縮を行うことにより、高沸物不純物の形成を著しく防止できるためデュレンの高沸物不純物を高濃度まで濃縮することが可能となり、残渣処理費用を削減することができる。また、高沸物の形成が著しく少ないので高濃縮倍率の場合も沸点上昇は小さく、伝面の大きな蒸発器や真空蒸発器を用いる必要がないことから、比較的安価な装置を用い、PMDAの生産性を向上させることができる。
【0013】
このような精製工程により、デュレンの純度を95%以上、好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上とすることが望ましい。このような原料を用いることにより、デュレンの接触気相酸化反応においてPMDAの選択性を高めるとともに、得られた結晶の色を白色に保持することができる。さらに、長時間反応後において、PMDA収率の低減を小さくすることができる。このようなデュレンの精製方法を採用することにより、デュレンの精製、特に高沸物分離工程と接触気相酸化反応を連続して行うことが可能となる。
【0014】
図1において、デュレンをコンテナなどの容器9で入荷する。コンテナを昇温して粗デュレンを融解させ、油水分離装置13へ移動させる。移動には、コンテナより低位置に油水分離装置を配置することによってヘッド差を利用することが好ましいが、必要であれば加圧された窒素ガスで移動させる。油水分離装置13において水相分11を抜出した後、残りの油相分をフラッシュタンク17へ送る。フラッシュタンク17において、加熱した油相から軽沸物15を蒸発して除く。軽沸物を除いた粗デュレンをタンク19に送る。タンク19内は予め窒素ガスでシールしてある。さらに、軽沸物を除いた粗デュレンを、ポンプ21を介して蒸発器22に送る。蒸発器22において、デュレンを蒸発させて原料とし、高沸物を残渣23として抜出す。蒸発器22は、予め窒素ガスでシールしてある。このデュレンの精製工程においては、用いる装置、容器においてデュレンと接触する個所の雰囲気は、予め、あるいは処理時に、通常、酸素濃度10容量%以下とする。コンテナ9からの押出し、フラッシュタンク17および蒸発器22において使用する容器内の酸素濃度を予め、および処理時に所定濃度に維持することにより高沸物の形成を防止することができる。
【0015】
(B)デュレンの接触気相酸化反応
デュレンの接触気相酸化反応によるPMDAの製造方法は、従来公知の方法を採用することができるが、次の反応条件を例示できる。
【0016】
触媒:五酸化バナジウムおよび二酸化チタンを主成分とするペレット状触媒
デュレン濃度:5〜50g/N(normal)m、好ましくは15〜35g/Nm
空間速度:1000〜15000hr−1
反応温度:340℃〜460℃
図1において、ブロワー3、熱交換器5で暖められた空気1と、精製工程で精製されたデュレンとを混合し反応器25に導入して、デュレンの接触気相酸化反応を行ってPMDA含有ガスを得る。得られたPMDA含有ガスを冷却器27で所定温度まで冷却する。
【0017】
(C)PMDAの捕集工程
竪型多管式熱交換器を用い、管外に冷媒を流し、管内を流れるPMDA含有ガスを冷却し、結晶を析出させる逆昇華を利用した捕集方法であって、次の条件を例示できる。
【0018】
捕集管の内径:50〜500mm、好ましくは150〜400mm、さらに好ましくは150〜300mm
捕集管入口ガス温度:150℃〜300℃
冷却管内のガス平均速度:0.05〜1Nm/sec、好ましくは0.05〜0.5Nm/sec
捕集管を冷却する冷却水または冷却媒の温度:100℃〜250℃
図1において、冷却器27で所定温度まで冷却されたPMDA含有ガスを、捕集器29へフィードする。フィードガスは、捕集のし易さから、捕集器下部から上部に向かって流す。また、捕集器29には、捕集管内に付着したPMDAの落下を促進させるための打撃装置を設けることが好ましい。
【0019】
(D)排ガス処理工程
図1において、捕集器29上部から排出したガスを排ガス熱交換器31で予熱し、触媒式排ガス燃焼装置33で排ガスを浄化した後、排ガス35として放出する。ここで用いられる触媒は、白金、パラジウムなどの貴金属をアルミナ、チタニア、シリカなどの担体に担持した公知の触媒を用いることができる。
【0020】
(E)製品化工程
図1において、捕集されたPMDAを捕集器29下部から排出させ、中間ホッパー37で保持する。その後、必要により、冷却器39で冷却し、目的とする粒子径まで粉砕機41で粉砕し、製品ホッパー43で保持する。その後、製品45として回収する。
【0021】
このような方法により、デュレンの接触気相酸化反応によりPMDAを大量に生産することが可能である。
【0022】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。この実施例は本発明の説明を目的とするものであり、本発明の限定を意図するものではない。
【0023】
(実施例1)
図1に示すフローシートにしたがってPMDAの製造を行った。
【0024】
デュレンコンテナ9を昇温して粗デュレン(デュレン純度:93%)を融解した後、加圧窒素ガス7を用いて粗デュレンをコンテナ9から押出し、油水分離装置13を用いて水相分11を抜き出した。さらに、油相中のデュレンをフラッシュタンク17で加熱し(雰囲気中の酸素濃度:0.1容量%)、軽沸物15を蒸発させて残分をタンク19に送った。タンク19内は、窒素ガス7でシールした。続いて、タンク19からポンプ21を経て蒸発器22に送液した。蒸発器22において、デュレンを蒸発させて高沸物23と分離させた。蒸発器22は、事前に窒素シールを行い(雰囲気中の酸素濃度:0.1容量%)、窒素雰囲気下でデュレンの濃縮を行った。その結果、濃縮倍率500倍(沸点240℃)まで実施することができ、残渣量は蒸発器へのフィード量に対し、0.2質量%となった。その際のデュレン純度は99.9%であった。
【0025】
蒸発したデュレンガスは、空気1と混合後、反応器25に供給した。反応器25は、五酸化バナジウムおよび二酸化チタンを主成分とする直径5mm、長さ5mmのペレット状触媒を充填した、内径25.4mmのステンレス鋼反応管を備えており、デュレン濃度:30g/Nm、空間速度:5000hr−1:反応温度385℃の条件で接触気相酸化し、PMDA含有ガスを生成させた。
【0026】
生成したPMDA含有ガスは熱交換器27で一旦250℃まで冷却後、竪型多管式捕集器29に送り、アップフローで流し、該捕集器29に充填された捕集管の内壁に結晶として析出させた。
【0027】
析出した結晶は中間ホッパー37へ抜出し、冷却器39で冷却、粉砕機41で粉砕後、製品ホッパー43を経て、製品45として回収した。得られた結晶の外観は白色であった。このとき、デュレン転化率は99.8モル%、PMDAへの選択率は65モル%であった。また、1000時間経過時において選択率の低下は1.2モル%であった。得られたPMDA結晶の外観は白色であった。
【0028】
また、捕集器上部から排出したガスは熱交換器31で一旦昇温後、白金をアルミナ担体に担持してなる触媒を充填した触媒式排ガス燃焼処理装置33で処理し、排ガス35として放出した。
【0029】
(実施例2)
実施例1においてデュレン押出し用の窒素、タンクの窒素シールガス、蒸発器の窒素シールガスとして酸素濃度10容量%に調整した窒素ガスを用いた以外は、実施例1と同様に行った。
【0030】
その結果、濃縮器での濃縮倍率200倍(沸点218℃)まで実施でき、残渣量は蒸発器へのフィード量に対し、0.5質量%となった。また、反応器でのデュレン転化率は99.8モル%、PMDAの選択率は65モル%であった。また、1000時間経過時において選択率の低下は1.25モル%であった。得られたPMDA結晶の外観は白色であった。
【0031】
(比較例1)
実施例1において、デュレンの油水分離装置による水相を除去しないこと、フラッシュタンクによる軽沸物の除去をしないこと、デュレン押出し用の窒素、タンクの窒素シールガス、蒸発器の窒素シールガスを空気にした以外は、実施例1と同様に行った。
【0032】
その結果、濃縮器では濃縮倍率30倍(沸点208℃)までしか濃縮できず、残渣量は蒸発器へのフィード量に対し、3.3質量%となった。また、反応器でのデュレン転化率は99.8モル%、PMDAの選択率は61モル%であった。また、1000時間経過時において選択率の低下は1.5モル%であった。得られたPMDA結晶の外観は微褐色であった。
【0033】
(比較例2)
実施例1においてデュレンの油水分離装置による水相を除去しないこと、フラッシュタンクによる軽沸物の除去をしないこと、タンクの窒素シールガス、蒸発器の窒素シールガスを空気にし、蒸発器での高沸物の分離をなくした以外は、実施例1と同様に行った。
【0034】
その結果、濃縮器では濃縮倍率30倍(沸点208℃)までしか濃縮できず、残渣量は蒸発器へのフィード量に対し、3.3質量%となった。また、反応器でのデュレン転化率は99.8モル%、PMDAの選択率は58モル%であった。また、1000時間経過時において選択率の低下は2.5モル%であった。得られたPMDA結晶の外観は微褐色であった。
【0035】
【発明の効果】
本発明方法によれば、デュレンの接触気相酸化反応においてPMDAの選択性を高めることができるとともに、得られた結晶の色を白色に保持することができる。さらに、長時間反応後において、PMDA収率の低減を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明のPMDA製造方法の一例のフローシートを示す図面である。
【符号の説明】
1…空気、
3…ブロワー、
5…熱交換器、
7…窒素ガス、
9…容器(コンテナ)、
11…水相、
13…油水分離装置、
15…軽沸物、
17…フラッシュタンク、
19…タンク、
21…ポンプ、
22…蒸発器、
23…残渣、
25…反応器、
27…冷却器、
29…捕集器、
31…排ガス熱交換器、
33…触媒式排ガス燃焼装置、
35…排ガス、
37…中間ホッパー、
39…冷却器、
41…粉砕機、
43…製品ホッパー、
45…製品。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing pyromellitic anhydride by a catalytic gas phase oxidation reaction of durene. More specifically, the present invention relates to a method for producing pyromellitic anhydride using purified durene.
[0002]
[Prior art]
Pyromellitic anhydride is widely used as a heat-resistant resin, a plasticizer, a curing agent for an epoxy resin, and the like, and is increasingly important as an industrial raw material.
[0003]
As a production method of pyromellitic anhydride, a production method by catalytic gas phase oxidation reaction of durene (1,2,4,5-tetramethylbenzene) is known. The use of zeolite-based catalysts has opened the possibility of obtaining large amounts of inexpensive raw material durene, and the possibility of obtaining it inexpensively has opened the way for the production of pyromellitic anhydride using catalytic gas-phase oxidation of durene. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-171393 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the purity of the provided durene is not always stable, and the yield of pyromellitic dianhydride obtained by the catalytic gas-phase oxidation reaction of durene is fluctuated accordingly.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing pyromellitic anhydride by purifying durene and performing a catalytic gas phase oxidation reaction.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a method for producing pyromellitic anhydride by a catalytic vapor-phase oxidation reaction of durene, wherein the durene is treated in a low-boiling matter separation step and / or a high-boiling matter separation step. Manufacturing method.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The method for producing pyromellitic anhydride according to the present invention is a method for producing pyromellitic anhydride (hereinafter, "pyromellitic anhydride" may be referred to as "PMDA") by a catalytic gas phase oxidation reaction of durene. In a low-boiling matter separation step and / or a high-boiling matter separation step.
[0009]
The method for producing PMDA of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process chart showing an example of the PMDA manufacturing method of the present invention. In FIG. 1, the production process of PMDA includes (A) a purification process of durene, (B) a catalytic gas phase oxidation reaction of durene, (C) a collection process of PMDA, (D) an exhaust gas treatment process, and (E) a commercialization process. It can be divided into steps. In addition, a well-known method can be employ | adopted for a process (B)-(D). Hereinafter, each step will be sequentially described.
[0010]
(A) Purine Purification Step The impurities contained in durene include iso-durene, water, 1,2,4-trimethylbenzene, and 2,4,6-trimethylbenzaldehyde.
[0011]
In the low-boiling matter separation step, an oil-water separator is used to separate and extract water and water-soluble impurities contained in the crude durene as an aqueous phase, or the boiling point of durene is lower than 196.8 ° C. A step of heating at a temperature of, for example, 78 ° C. to 150 ° C. to remove light boilers contained in the crude durene is included. The heating / separating apparatus is not particularly limited as long as it can heat durene. Examples of the heating / separating apparatus include heat separation using an evaporator and a distillation column, heat separation using a shell-and-tube or a spiral heat exchanger, and separation using a flash tank. When such a step is performed, either a batch type or a continuous type may be performed, and the step may be performed under reduced pressure in order to promote evaporation. As described above, by reducing the amount of water and light boilers contained in the crude durene, the PMDA yield obtained in the catalytic gas phase oxidation reaction of durene is improved, and the obtained PMDA is prevented from being colored. Is obtained. Further, the life of the used catalyst can be improved.
[0012]
After the low-boiling matter separation step, or when the low-boiling matter is not contained, the high-boiling matter is treated in the high-boiling matter separation step as it is. The high-boiling matter separation step refers to a step of heating at a temperature higher than the boiling point of durene, for example, 196.8 ° C. (boiling point of durene) to 250 ° C. to leave high-boiling substances as a residue and evaporate durene. . The heating device is not particularly limited as long as it is a device capable of heating and evaporating durene, and examples thereof include an evaporator. The concentration ratio in the evaporator is generally 10 to 1000 times, preferably 200 to 1000 times. The concentration ratio is expressed as 100 times when the amount of the raw material is 100 parts by mass and the residue is 1 part by mass. In the separation step of low-boiling and high-boiling substances, the oxygen concentration of the atmosphere of the apparatus in contact with durene is usually 10% by volume or less, preferably 5% by volume or less, and most preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen gas. It is desirable that The evaporated durene can be used as a raw material for a catalytic gas phase oxidation reaction, if necessary, after its concentration is adjusted with air, oxygen, oxygen-enriched air, etc., and sufficiently mixed. By performing the concentration of durene under a low oxygen concentration, the formation of high-boiling impurities can be significantly prevented, so that the high-boiling impurities of duren can be concentrated to a high concentration, and the residue treatment cost can be reduced. . In addition, since the formation of high-boiling substances is extremely small, the boiling point rise is small even at a high concentration ratio, and it is not necessary to use an evaporator or a vacuum evaporator having a large transmission surface. Productivity can be improved.
[0013]
Through such a purification step, it is desirable that the purity of durene be 95% or more, preferably 98% or more, and more preferably 99% or more. By using such a raw material, the selectivity of PMDA in the catalytic vapor phase oxidation reaction of durene can be increased, and the color of the obtained crystal can be kept white. Furthermore, after long-term reaction, the reduction in PMDA yield can be reduced. By adopting such a method for purifying durene, it becomes possible to continuously purify durene, in particular, a high-boiling matter separation step and a catalytic gas phase oxidation reaction.
[0014]
In FIG. 1, duren is received in a container 9 such as a container. The temperature of the container is raised to melt the coarse duren, and the container is moved to the oil-water separator 13. For the movement, it is preferable to use the head difference by arranging the oil / water separator at a position lower than the container, but if necessary, the head is moved with pressurized nitrogen gas. After the water phase 11 is extracted in the oil / water separator 13, the remaining oil phase is sent to the flash tank 17. In the flash tank 17, light boilers 15 are removed from the heated oil phase by evaporation. The crude duren excluding light boilers is sent to the tank 19. The inside of the tank 19 is sealed in advance with nitrogen gas. Further, the crude durene from which light boilers have been removed is sent to an evaporator 22 via a pump 21. In the evaporator 22, durene is evaporated to obtain a raw material, and a high-boiling substance is extracted as a residue 23. The evaporator 22 is previously sealed with nitrogen gas. In the step of purifying durene, the atmosphere at the place where it comes into contact with durene in the apparatus or container used is usually set to an oxygen concentration of 10% by volume or less at the time of the treatment. Extrusion from the container 9, the concentration of oxygen in the container used in the flash tank 17 and the evaporator 22 is maintained in advance and at the time of processing to prevent the formation of high-boiling substances.
[0015]
(B) Catalytic gas phase oxidation reaction of durene As a method for producing PMDA by catalytic gas phase oxidation reaction of durene, a conventionally known method can be employed, and the following reaction conditions can be exemplified.
[0016]
Catalyst: Pellet catalyst containing vanadium pentoxide and titanium dioxide as main components. Durene concentration: 5 to 50 g / N (normal) m 3 , preferably 15 to 35 g / Nm 3
Space velocity: 1000-15000 hr -1
Reaction temperature: 340 ° C to 460 ° C
In FIG. 1, air 1 warmed by a blower 3 and a heat exchanger 5 and durene purified in a purification step are mixed and introduced into a reactor 25, and a catalytic vapor phase oxidation reaction of durene is performed to contain PMDA. Get the gas. The obtained PMDA-containing gas is cooled by a cooler 27 to a predetermined temperature.
[0017]
(C) PMDA collection step This is a collection method using reverse sublimation in which a vertical multitubular heat exchanger is used to flow a refrigerant outside the pipe, cool the PMDA-containing gas flowing in the pipe, and precipitate crystals. Thus, the following conditions can be exemplified.
[0018]
Inner diameter of collection tube: 50 to 500 mm, preferably 150 to 400 mm, more preferably 150 to 300 mm
Collection pipe inlet gas temperature: 150 ° C to 300 ° C
Average gas velocity in cooling pipe: 0.05-1 Nm / sec, preferably 0.05-0.5 Nm / sec
Temperature of cooling water or cooling medium for cooling the collection tube: 100 ° C to 250 ° C
In FIG. 1, a PMDA-containing gas cooled to a predetermined temperature by a cooler 27 is fed to a collector 29. The feed gas flows from the lower part of the collector to the upper part for easy collection. Further, it is preferable that the collector 29 is provided with a striking device for promoting the fall of the PMDA attached to the collection tube.
[0019]
(D) Exhaust gas treatment step In FIG. 1, the gas discharged from the upper part of the collector 29 is preheated by the exhaust gas heat exchanger 31, the exhaust gas is purified by the catalytic exhaust gas combustion device 33, and then discharged as the exhaust gas 35. As the catalyst used here, a known catalyst in which a noble metal such as platinum or palladium is supported on a carrier such as alumina, titania or silica can be used.
[0020]
(E) Production process In FIG. 1, the collected PMDA is discharged from the lower part of the collector 29 and held by the intermediate hopper 37. Thereafter, if necessary, the mixture is cooled by a cooler 39, crushed by a crusher 41 to a target particle diameter, and held by a product hopper 43. Then, it is collected as a product 45.
[0021]
By such a method, it is possible to produce PMDA in large quantities by the catalytic gas phase oxidation reaction of durene.
[0022]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. This example is intended to illustrate the invention and is not intended to limit the invention.
[0023]
(Example 1)
PMDA was manufactured according to the flow sheet shown in FIG.
[0024]
After the temperature of the duren container 9 is raised to melt the coarse duren (durene purity: 93%), the coarse duren is extruded from the container 9 using the pressurized nitrogen gas 7, and the aqueous phase 11 is separated using the oil-water separator 13. I took it out. Further, durene in the oil phase was heated in a flash tank 17 (oxygen concentration in the atmosphere: 0.1% by volume), light boilers 15 were evaporated, and the residue was sent to a tank 19. The inside of the tank 19 was sealed with nitrogen gas 7. Subsequently, the liquid was sent from the tank 19 to the evaporator 22 via the pump 21. In the evaporator 22, durene was evaporated and separated from the high-boiling substance 23. The evaporator 22 was preliminarily sealed with nitrogen (oxygen concentration in the atmosphere: 0.1% by volume), and concentrated in a nitrogen atmosphere. As a result, the concentration could be increased up to 500 times (boiling point: 240 ° C.), and the amount of the residue was 0.2% by mass relative to the amount of feed to the evaporator. At that time, the purity of durene was 99.9%.
[0025]
The evaporated durene gas was supplied to the reactor 25 after mixing with the air 1. The reactor 25 is provided with a stainless steel reaction tube having an inner diameter of 25.4 mm and filled with a pellet catalyst having a diameter of 5 mm and a length of 5 mm and containing vanadium pentoxide and titanium dioxide as main components, and a durene concentration of 30 g / Nm. 3. Space velocity: 5000 hr -1 : Catalytic gas phase oxidation was performed under the condition of a reaction temperature of 385 ° C. to generate a PMDA-containing gas.
[0026]
The generated PMDA-containing gas is once cooled to 250 ° C. in a heat exchanger 27 and then sent to a vertical multi-tube collector 29, which is flowed up-flow, and is collected on the inner wall of the collection tube filled in the collector 29. Precipitated as crystals.
[0027]
The precipitated crystals were taken out to an intermediate hopper 37, cooled in a cooler 39, pulverized by a pulverizer 41, and collected through a product hopper 43 as a product 45. The appearance of the obtained crystals was white. At this time, the conversion of durene was 99.8 mol%, and the selectivity to PMDA was 65 mol%. After 1000 hours, the selectivity decreased by 1.2 mol%. The appearance of the obtained PMDA crystal was white.
[0028]
Further, the gas discharged from the upper part of the collector was once heated in the heat exchanger 31, then processed in the catalytic exhaust gas combustion treatment device 33 filled with a catalyst in which platinum was supported on an alumina carrier, and discharged as exhaust gas 35. .
[0029]
(Example 2)
Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 except that nitrogen for durene extrusion, a nitrogen sealing gas for a tank, and a nitrogen gas adjusted to an oxygen concentration of 10% by volume were used as a nitrogen sealing gas for an evaporator.
[0030]
As a result, the concentration in the concentrator could be increased up to 200 times (boiling point: 218 ° C.), and the amount of the residue was 0.5% by mass based on the amount of feed to the evaporator. The durene conversion in the reactor was 99.8 mol%, and the selectivity of PMDA was 65 mol%. After 1000 hours, the decrease in selectivity was 1.25 mol%. The appearance of the obtained PMDA crystal was white.
[0031]
(Comparative Example 1)
In Example 1, the water phase was not removed by the oil-water separator of Duren, the light boiler was not removed by the flash tank, the nitrogen for durene extrusion, the nitrogen sealing gas of the tank, and the nitrogen sealing gas of the evaporator were air. The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that
[0032]
As a result, the concentrator was able to concentrate only to a concentration magnification of 30 times (boiling point: 208 ° C.), and the amount of the residue was 3.3% by mass with respect to the amount of feed to the evaporator. The durene conversion in the reactor was 99.8 mol%, and the selectivity of PMDA was 61 mol%. After 1000 hours, the selectivity decreased by 1.5 mol%. The appearance of the obtained PMDA crystal was slightly brown.
[0033]
(Comparative Example 2)
In Example 1, the water phase was not removed by the Duren oil-water separator, the light boiler was not removed by the flash tank, the nitrogen seal gas in the tank and the nitrogen seal gas in the evaporator were changed to air, and the high pressure in the evaporator was changed. The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the separation of the boilers was eliminated.
[0034]
As a result, the concentrator was able to concentrate only to a concentration magnification of 30 times (boiling point: 208 ° C.), and the amount of the residue was 3.3% by mass with respect to the amount of feed to the evaporator. The durene conversion in the reactor was 99.8 mol%, and the selectivity of PMDA was 58 mol%. After 1000 hours, the selectivity decreased by 2.5 mol%. The appearance of the obtained PMDA crystal was slightly brown.
[0035]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, the selectivity of PMDA in the catalytic vapor phase oxidation reaction of durene can be increased, and the color of the obtained crystal can be kept white. Furthermore, after long-term reaction, the reduction in PMDA yield can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing showing a flow sheet of an example of a PMDA manufacturing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... air,
3. Blower,
5 ... heat exchanger,
7 ... Nitrogen gas,
9 ... container (container),
11 ... aqueous phase,
13. Oil / water separator,
15 ... light boiler,
17 ... Flash tank,
19 ... Tank,
21 ... pump,
22 ... Evaporator,
23 ... residue,
25 ... reactor,
27 ... cooler,
29… Collector,
31 ... exhaust gas heat exchanger,
33: catalytic exhaust gas combustion device
35 ... exhaust gas,
37 ... Intermediate hopper,
39 ... cooler,
41 ... crusher,
43… Product hopper,
45 Product.

Claims (2)

デュレンの接触気相酸化反応による無水ピロメリット酸の製造方法において、該デュレンを低沸物分離工程および/または高沸物分離工程で処理することを特徴とする無水ピロメリット酸の製造方法。A method for producing pyromellitic anhydride by a catalytic vapor-phase oxidation reaction of durene, wherein the durene is treated in a low-boiling matter separation step and / or a high-boiling matter separation step. 前記低沸物分離工程および/または高沸物分離工程は、酸素濃度10容量%以下の状態で行われることを特徴とする請求項1記載の方法。The method according to claim 1, wherein the low-boiling matter separation step and / or the high-boiling matter separation step is performed in a state where the oxygen concentration is 10% by volume or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103864814A (en) * 2014-02-24 2014-06-18 中国海洋石油总公司 Method for preparing pyromellitic dianhydride through methane-to-gasoline synthetic oil

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