Способ получения фталевого ангидрида
Изобретение касается производных ароматических кислот, в частности получения фталевого ангидрида - полупродукта в промышленном органическом синтезе. Цель - повышение выхода целевого продукта и упрощение процесса. Последний ведут окислением нафталина воздухом на ванадийкалийсульфатносиликагелевом катализаторе с использованием его активации с помощью воды, взятой в количестве 1-2 объема на объем катализатора в течение 0,5-60 мин. Процесс ведут при 360-400°С. Эти условия повышают выход фталевого ангидрида с 91,8 до 94,5% при возможности многократного использования катализатора. 3 табл.
СООЗ СОЕЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
А1
„„SU„„1595842 (S1)S С 07 0 307/8!
=.3
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4235059/23-04 (22) 23.04.87 (46) 30 ° 09 90. Бюл. N 36 . (71) Восточный научно-исследовательский углехимический институт (72) Е.И. Андрейков, Н,Б, Жилина, Л.Б.Павлович, А.А.Ляпкин, Jl.H.Áåíдюк, А.Д.Карбаинов и В.А.Сыскин (53) 547.584.07(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 721436, кл. C 07 D 307/89, 1977. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА (57) Изобретение касается производных ароматических кислот, в частноИзобретение относится к спосоЬу получения фталевого ангидрида, который находит применение в качестве полупродукта в промышленности основного органического синтеза.
Целью изобретения является повышение выхода фталевого ангидрида и упрощение процесса.
Согласно предлагаемому способу катализатор перед загрузкой в реактор обрабатывают водой при содержании роды 1-2 об. на объем катализа- . тора в течение 0,5-60 мин. При использовании в процессе обработки менее одного объема воды на объем ка-. тализатора наблюдается лишь намокание его Ьез активации катализатора.
Увеличение количества воды для обработки более двух объемов к объему катализатора практически не влияет на активацию. Эффективность активации катализатора определяется ско;
2 ст и получен ия фталево го ан гид рида полупродукта в промышленном органическом синтезе. Цель - повышение выхода целевого продукта и упрощение процесса. Последний ведут окислением наф" талина воздухом на ванадий-калий-сульфатно-силикагелевом катализаторе с использованием его активации с помощью воды, взятой в количестве 1-2 объ.емов на объем катализатора в течение
0,5-60 мин. Процесс ведут при 360
400 С. Эти условия повышают выход фталевого ангидрида с 91,8 до 94,53 при возможности многократного использования катализатора. 3 табл. ростью образования фталевого ангидрида при окислении нафталина. ОЬработка катализатора водой в течение
0,25 мин не отражается на его ак- Ф ь тивности. Скорость образования, фталевого ангидрида резко возрастает при обработке катализатора водой в течение 0,5-60 мин. При увеличении времени.оЬработки до 90 мин скорость образования фталевого ангидрида снижается.
Пример 1. Исходный не обработанный ворой промышленный ванадийкалий-сульфатно-силикагелевый катализатор ВКЗ-7j с размером гранул 3-5мм в количестве 10 мл загружают s реактор лабораторной проточно-циркуляционной установки и нагревают до 380 С. На катализатор подают нафталиновоздушную .смесь с концентрацией нафталина 40 г/мз. Объемная скорость 1,5 тыс ° ч " .
Скорость образования фталевого ангид1595842 рида составляет 2,4 10 моль/мин на
1 r катализатора.
Пример 2, Промышленный катализатор ВКШ-71 в количестве 10 мл. заливают 10 мл воды. Температура воды
20 С Время обработки разных образцов разное: 0,25, 0,5, 1,10, 30, 60 и 90 мин. Затем воду сливают, катализатор высушивают до воздушно-сухого состояния на открытом воздухе, а затем в сушильном шкафу с постепенным подъемом температуры с 20 до 250 С
O в течение 6 ч.
Зависимость скорости образования фталевого ангидрида or времени обработки катализатора приведена в табл. 1.
Зависимость скорости образования фталевого ангидрида от количества йоды приведена s табл, 2.
Образцы катализатора, полученные после обработки водой, испытывают на проточно-циркуляционной установке в тех же условиях, что в примере 1.
Скорость образования Фталевого ангидрида на обработанных (активированных) водой катализаторах была в
2-3 раза выше, чем на необработанном (исходном), и составляет 4,8-8,0 »
< 10 моль/г мин (табл. 1).
Пример 3. Промышленный вана дий-калий-сульфатно-силикагелевый катализатор ВКШ-71 в количестве 10 мл заливают водой. Температура воды 20"С, время обработки водой 60 мин, Количество воды, используемое для обработки различных образцов: 5, 10, 20 и 30 мл. Условия обработки катализаторов водой и их последующее испытание те же, что и в примере 2.
Использование для обработки катализатора 5 мл воды на 10 мл катализатора, т.е. 0,5 объема от объема катализатора, не привело к заметному увеличению скорости образования фталевого ангидрида. Увеличение количества воды до 1-2 объемов на объем катализатора способствовало повышению скорости образования фталевого
6 ангидрида до 7,6-8,0 10 моль/г мин, (табл. 2). Дальнейшее увеличение количества воды при обработке нежелательно, поскольку на таком катализаторе несколько снижается скорость образования Фталевого ангидрида.
Пример 4. Промышленный катализатор ВКШ-71 с размером гранул 3-
5 мм в количестве 12 мл загружают в реактор проточного типа. Диаметр реактора 14 мм, длина 150 мм. Температура окисления нафталина 380 С, коно центрация нафталина в нафталиновоздушной смеси 54-56 г/мэ. Производительность катализатора 37 г/л ч (37 r нафталина на 1 л катализатора в 1 ч). Пропускают в течение 10 ч через реактор 4,44 г нафталина, В конденсирующихся продуктах реакции оп.ределяют содержание фталевого ангидрида, 1,4-нафтохинона и нафталина, в газовой Фазе - содержание оксидов углерода. Получено 4,68 г (91 мол.4 на пропущенный наФталин) фталевого ангидрида, 0,31 r (5,5 мол.В 1,4нафтохинона и 0,02 г (0,5 мол.4) непрореагировавшего нафталина. Превращение нафталина в оксиды углерода
20 3,0 мол. о, Результаты испытаний приведены в табл, Пример 5. Промышленный катализатор ВКШ-71 в количестве 12 мл
25 заливают 12 мл воды. Время обработки водой 10 мин. Условия обработки те же, что и в примере 2, Условия испытаний те же, что в примере 4. Получены следующие результаты: произво30 дительность катализатора 45 г/л>ч.
Пропускают в течение 10 ч через реактор 5,40 r нафталина, Получено
5,90 г (94,5 мол.Ф) Фталевого ангидрида, 0,18 г (2,7 мол.Ф) 1,4-нафтохинона, непрореагировавший нафталин отсутствует, превращение нафталина в оксиды углерода 2,8 мол.3.
Пример 6, Обработка водой, как в примере 5, но время обработки
40 60 мин. Условия испытаний те же, что и в примере 4. Получены следующие результаты: производительность катализатора 50 г/л ч. Пропускают в течение 10 ч через реактор 6,00 г нафталина. Получено 6,47 г (93,2 мол.3) фталевого ангидрида, 0,14 г (1,9 мол.4)
1,4-нафтохинона, непрореагировавший нафталин отсутствует, превращение нафталина в оксиды углерода 4,9 мол,4.
Производительность катализатора
60 г/л ч. Пропускают в течение 10 ч через реактор 7,20 r нафталина. Получено 7,75 г (93,0 мол,4) фталевого ангидрида, 0,28 г (3,1 мол.3) 1,4нафтохинона, непрореагировавший нафталин отсутствует, превращение нафталина в оксиды углерода 3,9 монА.
Результаты испытаний приведены в табл. 3 °
5842
159
Таблица 1
0 0 25 0 5 1 10 30 60 90
Время обработки, мин
Скорость образования фталевого ангидрида, .моль/г мин 10
2,4 2,9
Табли ца 2
Количество воды, объем на объем катализатора
0,5 1,0 2,0 3,0
Скорость образова" ния фталевого ангилрила, моль/г мин 10
32 80 .76 65
Использование предлагаемого способа по сравнению с известным способом позволяет повысить выход фталевого ангидрида (94,5 мол.й при нагрузке 45 г/л ° ч против 91,8 мол.4 при 48 г/л .ч; 93,0 мол.i при 60 г/л ° ч против 91,4 мол."ь при 64,5 г/л .ч). При высоком выходе целевого продукта (выше 90 мол.3) повышение его на 1>22,74 по сравнению с прототипом обусловливает значительный экономический эффект. Увеличение выхода на 24 дает без каких-либо затрат дополнительно
20 т фталевого ангидрида на каждые
1000 т этого продукта. Незначительная разница в нагрузках на катализатор по предлагаемому и известному способам практического значения не имеет, поскольку в промышленном реакторе нагрузка на катализатор определяется также в значительной мере условиями теплоотвода, т,е. конструкцией реактора.
Кроме того, при испытании известного способа активации выявлены такой недостаток, как возрастание гидравлического сопротивления слоя катализатора (при обработке катализатора парами VOC1>) и связанное с этим фактором падение производительности процесса и выхода фталевого ангидрида в течение длительного периода после момента активации, по5 этому такси cnocob не используется в промышленности.
Предлагаемый способ активации технологически IlpocT> не требует больших затрат, может быть использован в действующем производстве фталевого ангидрида при замене загрузки катализатора окисления нафталина в контактных аппаратах.
Формула изобретения
Способ получения фталевого ангидрида окислением нафталина кислородом
20 воздуха на ванадий-калий-сульфатносиликагелевом катализаторе, при 360400 С, включающий стадию активации катализатора активирующим агентом, отличающийся тем, что, 25 с целью повышения выхода целевого продукта и упрощения процесса,,в качестве активирующего агента используют воду в количестве 1-2 объемов на объем катализатора и активацйю ведут 0 в течение 0,5-60 мин, 4,8 6,2 7,0 7,3 8,0 6,9
1595842
Т а б л и ц а 3 на, Ф
Превращение нафтали
1,4-нафтохинон фталевый ан.гидрид оксиды углерода
8,6
91,4
64,5
Составитель Н. Гозалова
Техред М.Дидык Корректор H.Ðåâñêàÿ
Редактор Л.Веселовская
Заказ 2886 Тираж 323 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101
Время обработки водой, мин
По прототипу
Производительность катализатора, г/л ч
37, 45
91,0
94,5
93,2
93,0
5,5
2,7
1,9
3,1
3,0
2,8
4,9
3,9 непрореагировавший нафталин
0,5
0
