PL103730B1 - Sposob wytwarzania bezwodnika maleinowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania bezwodnika maleinowego przez utlenianie weglowodoru za pomoca czasteczkowego tlenu w fazie gazowej i w obecnosci katalizatora.Z opisu patentowego RFN DOS nr 2219603 znany jest sposób wytwarzania bezwodnika maleinowego przez utlenianie w fazie gazowej benzenu, etylenowo nienasyconych weglowodorów alifatycznych o 4 lub 5 atomach wegla i 1 lub 2 wiazaniach olefinowych. Cecha tego procesu jest to, ze utlenianie prowadzi sie w obecnosci katalizatora zawierajacego wanad, uran, fosfor i tlen, przy czym molowy stosunek uranu do fosforu wynosi od 0,2 :1 do 2 I, molowy stosunek fosforu do tlenu wynosi od 0,1 fi do 0,35 :1 i atomowy stosunek wanadu do uranu wynosi od 0,1 : do 2:1. Zamiast nienasyconych weglowodorów mozna tez stosowac etylenowo nienasycone aldehydy o 4 do 5 atomach wegla i lancuchu prostym. Reakcja utleniania tych zwiazków jest silnie ezgotermiczna i w celu zapobiezenia ewentualnemu zbyt daleko posunietemu utlenianiu, nawet do dwutlenku wegla, stosuje sie rozcienczanie katalizatora substancjami obojetnymi, np. kwarcem i/albo wtryskuje sie weglowodory parafinowe jako rozciencr^alniki. Jak podano w przykladach wydajnosc procesu wynosi —55% wydajnosci teoretycznej.Nieoczekiwanie stawierdzono, ze stosujac katalizator o skladzie bardzo zblizonym do skladu katalizatora stosowanego w wyzej omówionym procesie i prowadzac reakcje utleniania w analogicznych warunkach tempera¬ tury i cisnienia, mozna korzystnie wytwarzac bezwodnik maleinowy przez utlenianie n-butanu. Stwierdzenie to jest w swietle powolanego wyzej opisu patentowego wysoce nieoczekiwane, gdyz w procesie znanym z tego opisu weglowodory parafinowe sa dodawane jako rozcienczalnik majacy obnizyc temperature mieszaniny reakcyjnej w czasie utleniania, a wiec nie bioracy udzialu w reakcji z chemicznego punktu widzenia. Powolany opis patentowy nie zawiera tez zadnej wzmianki o ewentualnym utlenianiu weglowodorów parafinowych. Prowadze¬ nie procesu sposobem wedlug wynalazku jest znacznie prostsze niz w przypadku opisanego wyzej, znanego procesu, a uzyskiwana wydajnosc wyzsza, gdyz wynosi ponad 80% wydajnosci teoretycznej.Zgodnie z wynalazkiem szczególnie korzystnie stosuje sie katalizator o ogólnym wzorze VaPbUcOx . w którym aib oznaczaja liczby 0,1-10, c oznacza liczbe 0,01-5 i x oznacza liczbe atomów tlenu, które sa2 103 730 niezbedne do wysycenia wartosciowosci pozostalych pierwiastków. Szczególnie korzystnie stosuje sie katalizator o wyzej podanym wzorze, w którym a i b oznaczaja liczby 0,5-3 zas c oznacza liczbe 0,1-0,5. Katalizator ten mozna wytwarzac róznymi znanymi sposobami. Korzystnym sposobem jest np. wytrawienie tlenków lub soli róznych skladników katalizatora stezonym kwasem solnym. Inny sposób polega na laczeniu tlenków lub azotanóW. Najkorzystniejszy sposób wytwarzania tego katalizatora podano w dalszej czesci opisu.W procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalazku mozna stosowac katalizator sam lub osadzony na nosniku. Odpowiednimi nosnikami sa np. takie jak krzemionka, tlenek glinu, alundum, weglik krzemu, homfncffKan tlenek cyrkonu itp. Katalizator korzystnie stosuje sie w reaktorze w zlozu nieruchomy, skladaja- cyhr sie 3pl z tabletek lub pastylek, albo w zlozu fluidalnym, w postaci czastek korzystnie nie wiekszych niz 300 mikronów.! -%*o*»-*t* j4Pr°CT utleniania sposobem wedlug wynalazku prowadzi sie w sposób analogiczny do sposobów znanych, •- f ^a*rnienowi(fe na drodze reakcji n-butanu. Czasteczkowy tlen stosuje sie przewaznie w postaci powietrza, ale moina ' tez stosowac inne mieszaniny, gazów zawierajacych czasteczkowy tlen. Poza tym, do n-butanu i czasteczkowego tlenu mozna dodawac inne gazy, np. pare wodna lub azot.ILosciowy stosunek skladników reakcji nie ma zasadniczego wplywu na j j przebieg i moze sie znrteniac w szerokich granicach, np. mozna stosowac okolo 2—30 moli tlenu na 1 mol butanu. Wiekszy stosunek ilosciowy tlenu do weglowodoru stosuje sie w reaktorach ze stalym zlozem katalizatora, w celu unikniecia powstawania mieszanin wybuchowych. Korzystnie na 1 mol n-butanu stosuje sie okolo 4—20 moli tlenu. Reakcje mozna prowadzic w róznych temperaturach, w zaleznosci od rodzaju katalizatora. Bardzo dobre wyniki uzyskuje sie stosujac temperature okolo 350—600°C. Reakcje mozna prowadzic pod cisnieniem atmosferycznym lub nizszym albo wyzszym od atmosferycznego. Czas stykania sie skladników reakcji wynosi od ulamka sekundy do 10 sekund lub wiecej. Warunki prowadzenia tej reakcji sa znane i nie stanowia cechy sposobu wedlug wynalazku.Przyklad Katalizator o wzorze V1P1U15U0,2X wytwana sie w ten sposób, ze 33,6 g VtO$ wytrawia sie 438 ml stezonego kwasu solnego, dodaje sie 31,3 g UOt (C* H300)* • 2Hj O i utrzymuje sie w stanie wrzenia pod chlodnica zwrotna w ciagu 1 godziny, po czym do otrzymanej mieszaniny dodaje sie 48,9 85%JH3P04 i mieszanine utrzymuje sie w stanie wrzenia pod chlodnica zwrotna w ciagu 2 godzin. Otrzymana mieszanine odparowuje sie pod cisnieniem atmosferyczn/m na goracej plycie i suszy wciagu nocy w temperaturze 110°C.Otrzymany produkt miele sie i przesiewa przez sito, odbierajac frakcje 10/30 mesz.Proces utleniania prowadzi sie w reaktorze w postaci rury z nierdzewnej stali, o wewnetrznej srednicy 1,02 mm. Czesc katalizatora otrzymanego w wyzej opisany sposób umieszcza sie w rurowy reaktorze o pojem¬ nosci 20 ml i aktywuje sie przez ogrzewanie w strumieniu powietrza w temperaturze 482°C w ciagu 16 godzin.Nastepnie przez reaktor z ogrzanym do temperatury 482°C katalizatorem przepuszcza sie mieszanine n-butanu z powietrzem w stosunku 1 800 przy czym czas reakqi wynosi 1,35 sekundy. Po 122 godzinach prowadzenia procesu w sposób ciagly zmienia sie stosunek n-butanu do powietrza n 1 70, zachowujac pozostale warunki bez zmiany. Otrzymany produkt analizuje sie przez miareczkowanie kwasu i oblicza wydajnosc w odniesieniu do ilosci wprowadzonego butanu. Próbki produktu, analizuje sie równiez metoda miareczkowania potencjometrycz- nego, przy czym wyniki analizy wykazuja, ze produkt stanowi czysty bezwodnik maleinowy, nawet jezeli do skraplania produktu stosuje sie tylko powietrze.Wyniki próbpodano w tablicy, przy czym wydajnosc procentowa produktu przy jednorazowym przeply¬ wie mieszaniny przez reaktor oblicza sie w postaci pomnozonego przez 100 ilorazu liczby moli utworzonych bezwodnika maleinowego przez liczbe moli doprowadzonego butanu, a wydajnosc procesu w procentach wagowych oblicza sie w postaci pomnozonego przez 100 ilorazu ilosci utworzonego bezwodnika maleinowego wjednostkach wagowych przez ilosc doprowadzonego butanu w takich samych jednostkach wagowych.Tablica Czas trwania procesu (godziny) 8 107 126 Wydajnosc w Po jednym przeplywie 50,0 47,4 49,0 procentach % wagowe 84,5 80,1 823 Podobne wyniki osiaga sie stosujac do utleniania n-butanu inne katalizatory o wyzej podanym wzorze, zawierajace rózne ilosci wanadu, fosforu i uranu, jak równiez katalizator o wyzej podanym skladzie, zawierajacy dodatkowo pierwiastki takie jak nikiel, cer, antymon, rubid lub magnez.103 730 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania bezwodnika maleinowego przez utlenianie weglowodoru czasteczkowym tlenem w fazie gazowej, w temperaturze 350-600°C i w obecnosci katalizatora o ogólnym wzorze VQPbUcOx, w którym a i b oznaczaja liczby 0,1—10, korzystnie 0,5-3, c oznacza liczbe 0,01-5, korzystnie 0,1-0,5 i x oznacza liczbe- atomów tlenu, które sa niezbedne do wysycenia wartosciowosci pozostalych pierwiastków, znamienny tym, ie reakcji utleniania poddaje sie n-butan. PL