Способ получения фталевого ангидрида

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл,з С 07 О 307/89 Государственный комитет СССР ио дедам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения ИностранцыИрена Маниковска, Лех Стефаняк, Мацей Дюкельски, Озеф Облюйи Владислав Орманец(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА 1Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно, к улучшенному способу получения фталевого ангидрида - важного химическо- го продукта. 5Известен способ получения фталевого ангидрида путем окисления нафталина или о-ксилола кислородом, воздуха в присутствии катализатора, являющегося многокомпонентной систе О мой, включающей, например, 90, ЯО, Р 0.5, йа 20 или Ч 05, ИО, РО, Йа 20, Т Од, К 504 11 .Известен способ получения фталевого ангидрида путем окисления нафталина или о-ксилола, который проводят в две стадии на катализаторах различного состава 23 . кИзвестен также способ получения 2 О фталевого ангидрида путем окисления нафталина или о-ксилола на катализаторе в присутствии 50 3.Недостатком известных процессов является их сложность, возникающая 25 из-за использования катализаторов, содержащих в составе активной массы большое количество компонентов, либо из-за проведения процесса в две стадии, либо иэ-эа -применения 50 о. 3 О Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения фталевого ангидрида путем газофазного окисления нафталина и/или о-ксилола воздухом при концентрации углеводорода в реакционной смеси 37-45 г на 1 м воздуха на неподвижном слое катализатора, содержащего УО, МоО, 0, Т 02, 5 пО, КО, МаО, 50 на носителе, при температуре 300-600 С и скорости подачи углеводорода на катализатор 100-300 г/л в 1 ч (4(.Недостатком известного способа является использование многокомпонентной каталитической системы, получение которой связано с технологическими трудностями, что приводит к усложнению процесса в целом.Цель изобретения заключается в упрощении процесса.Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения фталевого ангидрида путем газофазного окисления нафталина и/или о-ксилола воздухом при концентрации углеводорода в реакционной смеси 37-45 г на 1 м воздуха на неподвижном слое катализатора, содержащего пятиокисьнанадия и трехокись сурьмы, при их весовом соотношении 100:5-30, соответственно, или пятиокись ванадия, трехокись сурьмы и сульфат или окись щелочного металла, обычно натрия, при их весовом соотношении 100;10-15:0,5- 4 фО, соответственно, на носителе с удельной поверхностью 0,1-1,0 м /г,й при весовом соотношении пятиокись ванадия; носитель 1:8,5-70, соответственно, Процесс пронодят при температуре слоя катализатора 300- 520 С.Отличительными признаками процесса является использование в качестве катализатора пятиокиси ванадия и трехокиси сурьмы при их весовом соотношении 100:5-30, соответственно, или пятиокиси ванадия, трехокиси сурьмы и сульфата или окисищелочного металла при их весовом соотношении 100:10-15:0,5-4,0, соответственно, при содержании в катализаторе носителя с удельной поверхностью 0,1-1,0 м 2/г при весовом соотношении пятиокись ванадия : носитель 1:8,5-70, соответственно, чтопозволяет упростить процесс.Преимуществом предлагаемого способа является его одноступенчатость,при этом активная каталитическая масса содержит только три составляющиена инертном носителе; 502 не вводится в реакционную смесь даже во времяпервоначальной обработки катализатора,Предлагаемый в процессе катализатор является в основном катализатором окисления нафталина и характеризуется высокой степенью превращениянафталина (до 90 мол.Ъ) при высокойнагрузке (до 300 г/л в 1 ч),При этом его применение позволяет с хорошими результатами окислятьо-ксилол,.получая степень превращения о-ксилола во фталеный ангидрид70 мол,Ъ при нагрузке до 200 г/лв 1 ч, или смесь нафталин - о-ксилол 80 мол,Ъ пренращения углеводородов при нагрузке до 200 г/л в 1 ч.П р и м е р 1. Окисление нафталина. Катализатор, имеющий следующий состав, вес.: 10,3 пятиокиси ванадия, 1,2 трехокиси сурьмы, 88,5 носителя (синтетический корунд), помещапи в трубчатом реакторе из кислотсЬпорной стали диаметром 25 мм, Высота слоя катализатора составляла 200 см, Смесь паров нафталина с воздухом при соотношении 41 г нафталина на 1 м воздуха вводили в трубчатыйреактор, заполненный каталиэатором.- Процесс окисления проводили при температуре слоя катализатора 370-4400 С. Скорость подачи на катализатор нафталина составляла 180 г/л в 1 ч. Анализ газов после реакции дал следующие результаты - превращение, мол.%; Во фталевый ангидрид 85,7 В малеиновый ангидрид 6,0 В нафтохиион 2,0 В СО и СО 2 6,3 П р и м е р 2, Окисление нафталиНа, Катализатор, имеющий следующийостав, вес.: 9,8 пятиокиси нанадия 11,1 трехокиси сурьмы, 0,07 сульфата натрия, 88,4 носителя (синтетический электрокорунд), помещали н трубчатом реакторе аналогично примеру 1, Смесь, 10 состоящую из воздуха и паров нафталина при соотношении 41,0 г нафталина на 1 м воздуха, вводили в трубчатый реактор, заполненный катализатором, Процесс окисления проводили при тем пературе слоя катализатора 370-460 С.ОСкорость подачи на катализатор нафталина составляла 200 г/л в 1 ч при продолжительности контакта около 1 с.Анализ газов после реакции показал щ полную конверсию нафталина, при этомдостигнуто превращение, мол.Ъ;Во фталевый ангидрид 89,8 В малеиновый ангидрид 6,1 В нафтохинон 1,5 В СО и СО 2,6 П р и м е р 3. Окисление нафта-.лина. Катализатор следующего состава, вес,Ъ; 10,0 пятиокиси ванадия, 0,6 трехокиси сурьмы, 89,4 носителя (синтетический электрокорунд) помещен н трубчатом реакторе аналогично примеру 1. В реактор, заполненный катализатором, вводили смесь, состоящую иэ воздуха и паров нафталина при соотношении 40,0 г нафталина на 1 м воздуха, Процесс окисления проводили при температуре каталитического слоя 370-440 С. Скорость подачи на катализатор нафталина составляла 150 г/л в 1 ч, Анализ газов после ре акции показал полное превращениенафталина, мол.Ъ:Во фталевый ангидрид 79,6 В малеиновый ангидрид 7,2В нафтохинон 0,5 В СО и СО 12,7 П р и м е р 4. Окисление нафталина, Катализатор следующего состава,: 9,5 пятиокиси ванадия, 2,4 трехокиси сурьмы, 88,1 носителя (синтетический электрокорунд) помещали в трубчатом реакторе аналогично примеру 1. В реактор, заполненный катализатором, вводили смесь, состоящую из воздуха и паров нафталина, при соотношении 39,6 г нафталина и на 1 м воздуха. Процесс окисления проводили при температуре каталитического слоя, равной 390-440 С. Скорость подачи на катализатор нафталина составляла 150 г/л в 1 ч. Анализ 0 газов после реакции показал полнуюконверсию нафталина, мол. :Во фталевый ангидрид 77,2 В малеиновый ангидрид 10,3 В нафтохинон 2,9 В СО и СО 9,6786896 Таблица 1 0,5 3,8 1068(3 1201,2 5,6 1452(2 2,3 2513,6 3,9 265 бб,б 6,2 3(7 65 П, р и м е р 5. Окисление нафталина. Катализатор следующего состаЬа( вес.Ъ: 9,8 пятиокиси ванадия( ,1 трехокиси сурьмы, 0,07 сульфата йатрия, 88,4 носителя (синтетический электрокорунд) помещали в трубчатом реакторе аналогично примеру 1. Процесс окисления проводили при температуре каталитического слоя, равной 1 41,5 446 88,3 7,4 2 45,0 507 82(7 8,9 3 41,5 470 85,2 8,1 4 38,0 452 86,7. 8,6 5 41,0 430 84,9 5,5 П р и м е р б, Окисление нафталина, Катализатор следующего состава, вес.Ъ: 9,8 пятиокиси ванадия, 1,1 трехокиси сурьмы, 0,36 окиси натрия, 88,7 носителя (синтетический электро; корунд) помещали в реактор аналогично примеру 1. В реактор, заполненный катализатором, вводили смесь воздуха и паров. наФталина, как в примере 1: 40 Температура каталитического слоя равнялась 340-470 С. Анализ газов после реакции показал полное превращение нафталина, мол.Ъ:Во фталевый ангидрид 82,3 45 В малеиновый ангидрид 9,4 В нафтохинон 0,5 В СО и СО 7,8 П р и м е р 7. Окисление нафталина. Катализатор следующего состава, вес.Ъ: 1,5 пятиокиси ванадия, 0,2 трехокиси сурьмы, 0,02 окиси калия, 98,3 носителя (синтетический электрокорунд) помещали в трубчатом реакторе аналогично примеру 1Процесс окисления проводили при температуре ката литического слоя, равной 400-440 С.0 Смесь паров нафталина и воздуха содержала 39,0 г нафталина в 1 нм , подача на катализатор нафталина составляла 105 г/л в 1 ч. Анализ газов пос- що ле реакции показал превращение нафталина, мол,Ъ:Во фталевый ангидридВ малеиновый ангидридВ нафтохинон 300-520(С, применяя смесь воздухаи паров нафталина с концентрацией37-45 г нафталина на 1 м воздуха.Скорость подачи нафталина на катализатор составляла 100-300 г/л в 1 ч,Результаты анализа газов послереакции при разных параметрахпроцесса окисления представлены втабл. 1. В СО и СО 2 4,9 Непрореагировавший нафталин 17,5 П р и м е р . 8. Окисление о-ксилола, Катализатор, имеющий состав, аналогичный указанному в примере 2, помеэ;али в трубчатом реакторе, описанном,в примере 1, Смесь паров о-ксилола с воздухом при соотношении 41,5 г о-ксилола на 1 мвоздуха вводили в реактор. Скорость подачи на катализатор о-ксилола составляла 160 г/л в 1 ч. Температура каталитического слоя равнялась 400-466 С. Анализ газов после реакции показал превращение, мол.Ъ:Во фталевый ангидрид 69,9 В малеиновый ангидрид 9,4 Во фталид 0,2 В о-толуиловый альдегид Следы В бенэойную кислоту Следы В СО и СО(2 20,1 Непрореагировавший о-ксилол 0,4 П р и м е р 9. Окисление смеси нафталин-о-ксилол. Состав катализатора, как в примере 1. В реактор вводили смесь паров углеводородов с воздухом, содержащую 41,9 г углеводородов на 1 м воздуха. СоотношениеЭуглеводородов в сырьевой смеси: нафталин 80,о-ксилол 20 Ъ, Скорость подачи на катализатор смеси углеводородов составляла 165 г/л в 1 ч. Температура каталитического слоя равнялась 365-462 С, Анализ газов послеОреакции показал превращение, мол,Ъ:пятно тель, тора левод в Во. фталевый ангидридВ малеиновый ангидридВ нафтохинонВо фталидВ о-толуиловый альдегидВ бензойную кислотуВ СО и СОНепрореагировавший о-ксилол П р и м е р 10, Окисление смеси нафталин-о-ксилол, Состав катализато 10 ра, какв примере 1, В реактор вводили смесь паров углеводородов с воздухом, содержащую 40,7 г углеводородов в 1 м З воздуха. Соотношение углеводородов в сырьевой смеси: нафтаСпособ получения фталевого ана путем газофазного окисления ина и/или о-ксилола воздухом нцентрации углеводорбда в реакй смеси 37-45 г на 1 м воздуха утствии катализатора на основе иси ванадия, содержащего носипри температуре слоя катализа-520 оС и скорости подачи угрода на катализатор 100-300 г/л о т л и ч а и щ и й с я тем,лин 20, о-ксилол 80. Скорость подачи на катализатор смеси углеводородов составляла 137,8 г/л в 1 ч. Температура каталитического слоя равнялась 402-456 оС. Анализ газов после реакции показал превращение, мол.Ь;Во фталевый ангидрид 74,1 В малеиновый ангидрид 8,2 В нафтохинон Следы В о-толуиловый альдегид 0,35 Во фталид 1,2 В СО и СО 2 16,0 Непрореагировавший о-ксилол 0,23 Непрореагировавший нафталин Следы В табл, 2 приведены полученные результаты. что, с целью упрощения процесса, в качестве катализатора используют пятиокись ванадия и трехокись сурьмы при их весовом соотношении 100:5-30, соответственно, или пятиокись ванадия, трехокись сурьмы и сульфат или кись щелочного металла при их весоом соотношении 100:10-15:0,5-4,0, соответственно, при этом катализатор содержит носитель с удельной поверхностью 0,1-1,0 м/г при весовом соотношении пятиокись ванадия : носитель 1:8,5-70, соответственно.10 786896 Составитель Е. УткинаТехред Е.Гаврилешко Корректор О. Билак РедактОр Е. Хорина Заказ 8883/65 Тираж 495 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4 5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 2, Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве щелочного металла используют натрий.Источники информации,принятые во внимание приэкспертиэе1. Патент ФРГ 9 1250806,кл., 12014, опублик. 1968. 2. Патент США 9 4077984,кл. 260-346.4 опублик. 1977.3. Акцептованная заявка ФРГ9 2321799, кл. 12 д 11/06,опублик. 1973.4. Патент Польши 9 66965,кл. 12014, опублик. 1973 (прототип).