Способ получения фталевого ангидрида

р 11887570 Союз Советских Социапнстическик Республик(51)М. Кл. С 07 О 307/89 ГосударственныИ комитет СССР но делаю изобретениИ н открытиИ(53) УДК 547 . 584.07(088.8) Дата опубликования описания 07.1281О,Я.Полотнюк, З.П,Ильина, В.И.Тимошенко(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно к улучшенному способу получения фталевого ангидрида, который находит широ кое применение в производстве красителей, пластмасс и полимеров.Известен способ получения фталевого ангидрида путем парофазного окисления нафталина в стационарном слое . смешанного ванадий-калий-сульфат-силикагелевого катализатора при температуре 370-420. С и весовым соотноше"онием нафталина и воздуха 1:30. Недостатком способа является нестабильный низкий выход фталевого ангидрида, 5 достигающий 85-88 11.Наиболее близким и изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения фталевого ангидрида, заключающийся в окислении нафталина кислородом воздуха путем пропускания нафталиновоздушной слеси через стационарный слой ванадий-калий-сульфат-силикагелевого катализатора, содержащий 20 вес.о иона 50 , при температуре 370-380 С. Выход целевого продукта составляет 90-80 мол. 21.Недостатком известного способа является нестабильность выхода целевогоЗО продукта, поскольку только во время первых 30 час работы удается достигнуть выхода 90 мол.Ъ, в дальнейшем выход падает до 88 и после 320 час работы - до 80 мол.Ъ, т.е. средний выход не превышает 84,8 мол.Ъ, при этом производительность процесса составляет лишь 40 г/лкат,час, время работы катализатора без регенерации 380 час.Цель изобретения заключается в повышении выхода целевого продукта и в увеличениипроизводительности процесса.Поставленная цель достигается предлагаемыл способом получения фта левого ангицрида, заключающимся в окислении нафталина кислородом воздуха путем пропускания нафталиновоздушной смеси через стационарный слой ванадий-калий-сульфат-силикагелевого катализатора, содержащий 20 вес. и она 50 , при температу ре 370-380 С, до уменьшения содержаония иона 50 в лобовом слое катализатора, составляющем 15-25 от длины слоя катализатора, до 10-15 вес. с последующим изменением направления подачи нафталино-воздушной смеси на противоположное.Выход целевого продукта составляет87-90 мол.%.Отличительным признаком процессаявляется пропускание нафталино-воздушной смеси до уменьшения содержания иона 50 в лобовом слое катализатора, составляющем 15-25 отдлины слоя катализатора, до 1015 вес.% с последующим изменениемнаправления подачи смеси на противоположное, что позволяет увеличить вы-ход целевого продукта и повысить производительность процесса.Окисление нафталина в стационар.ном слое ванадий-калий-сульфат-сили"кагелевого катализатора практическипроисходит в лобовой его части, которая представляет собой первыйверхний слой катализатора по отношению к точке ввода окисляемой смеси,длиной 40-бО см,Здесь наблюдается уменьшениесодержания сульфат-иона, восстановление иона ванадия до Чф+.Это приводит к уменьшению зоны реакции., кснижению производительности процессаи выхода Фталевого ангидрида. В конце слоя катализатор остаетоя химически неизменным, При переключениинаправления подачи нафталино-воздушной смеси на противоположное частьслоя катализатора, не подвергшаясяизменению химического состава, работает как свежезагруженный катализатор, В результате производительность и селективность восстанавливаются до первоначальных значений.Однако в процессе работы вновь происходит изменение валентного и химического состава катализатора. Приэтом, если з лобовом слое количестваЧ- и 504 -ионов уменьшаются, счем связано падение выхода фталевогоангидрида и производительности катализатора, то в конце слоя, где нафталина практически нет, происхо итокисление ионов ванадия до М + иувеличение количества сульфат-иона,Пополнение катализатора серой происходит за счет окисления сероорганических примесей, имеющихся в нафталине. Пары 50 и 509, образующиесяпри этом, адсорбируются на конце каталитического слоя. При новом перек"лючении направления подачи нафталиновоздушной смеси процес повторяется.Если потери иона 504 велики исоставляют больше половины от первоначального содержания, то получитьвысокий выход Фталевого ангидридадаже при переключении направлениянафталино-воздушной смеси не удается, так как окисление сероорганических соединений, содержащихся внафталине, способно лишь частично ихвосполнить.Установлено, что лучше всегопереключать направление подачи нафталино-воздушной смеси в тот момент,когда содержание 50 -ионов в лобовом слое уменьшается в 1,5-2 раза.Окисление нафталина в режиме с переключением нафталино-воздушной смесиприводит к образованию катализаторапостоянного усредненного состава,что обеспечивает стабильный выходфталевого ангидрида и высокую про"иэводительность катализатора.П р и м е р 1 сравнительный).Нафталин окисляют в паровой Фазекислородом воздуха на свежезагруженном ванадий-калий-сульфат-силикагетевом катализаторе с содержанием504 -иона 20 вес,Ъ при температуре370 С в элементе промышленного реактора( диаметра трубки 25 мм, длинаслоя 2,5 м),При нагрузке 40 г нафталина на1 л.кат час был достигнут выход Фталевого ангидрида 90 мол Однако че 20 рез 180 час работы выход Фталевогоангидрида снизился до 88 мол.%. Анаиз показал, что катализатор в началеслоя содержит 12 вес.Ъ 50 - иона, вто время как в конце слоя содержание50 практически не изменилось. Через320 час работы содержание 504 -иона вв лобовом слое снизилось до 8,9%,а выход фталевого ангидрида - до80 мол.Ъ. В результате средний выходфталевого ангидрида составил84,8 мол.Ъ.П р и м е р 2. В условиях примера 1 принагрузке бб г нафталина на 1 л кат. часосуществляют окисленне нафталина в реРжиме с переключением направления по-дачи нафталино- гоздушной смеси (НВС)при уменьшении содержания 50 в лобовом слое длиной 40 см в 1,5 раза,т.е. до 15 вес.В. Результаты экспе, римента приведены в табл. 1.40П р и м е р 3. В условиях примера2 при температуре 380 С осуществляютокисление нафталина в режиме с переключением направления подачи нафталино-воздушной смеси при уменьшении45 содержания 50 Я -иона в лобовом слоедлиной б 0 см в 2 раза, т.е. до10 вес.Ъ. Результаты опыта приведеныв табл. 2. Осуществляя окисление нафталина врежиме с переключением:направленияподачи нафталино-воздушной смесипри уменьшении содержания 50 -ионав лобовом слое в 1,5-2 раза, получают:Стабильный высокий выход Фталевого ангидрида 90 мол,Ъ в течение2800 час работы ( по прототипу через360 час выход снизился до 80 мол. М.Увеличение производительности 60 . катализатора до 60 г Фталевого ангидрида на 1 л кат.час ( по прототипу40 г/л кат .час).Удлинение работы катализатора до. его регенерации до 2800 час (по про тотипу через 380 час)Цикл Средний выход за цикл мол. Ъ г в концецикла в началецикла началоцикла кон цик 2,50 15, 30 0,0 150 20,00 62,10 15,8 14,9015,90 265 2650 90,2800 18,58 Таблица 1 Переключение направления подачи НВС при уменьшении содержания 504 -ионав лобовом слое в 1.5 оаза887570 Таблица 2 Дг Переключение направления подачи НВС при уменьшении содержания 0 -иона в лобовом слоев в 2 раза5ФПродолжительность окис Содержание ба в лобо-. Средний выход за циклления, час вом слое, В, Цикл ол. Ъ начал цикла конец цикла в кон цикла в началцикла 88, 30 195 61,30 10 0 0,00887570 10 Формула изобретения Редактор Е.Хорина Техред М.Рейвес Корректор Г,Назарова Заказ 10680/4 . Тираж 446 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул.Проектная, 4 Способ. получения фталевого ангидрида, заключающийся в окислении наф" талина воздухом путем пропускания нафталино-воздушной смеси через стационарный ванадий-калий-сульфат-силикагелевый катализатор, содержащий 20 вес.% иона 50 , при температуре 370-380 С, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и повышения производительности процесса, пропускание нафталино-воздушной смеси проводят до уменьшения содержания иона 0 ф- в лобовом слое катализатора, составляющем415-25 от длины слоя катализатора до10-15 вес.В с последующим изменением направления подачи смеси на противоположное.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лебедев.Н Н"Химия и технологияосновного органического и нефтехи 1 а мического синтеза.М "Химия", 1971,с.600-604,2.Гуревич Д,А.Фталевый ангидрид.М., "Химия", 1968, с.50 прототип 1.1