Способ получения фталевого ангидрида
!
-1
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<ц786896
К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 09.06.78(21) 2624350/23-04 (23) Приоритет — (32) (51)М. Кл.з
С 07 D 307/89
Государственный комитет
СССР ио дедам изобретений и открытий (33) (31) Опубликовано 071280.Бюллетень Мо 45
Дата опубликования описания 091280 (53) УДК 547.584. .07(088.8) (72) Авторы изобретения
Иностранцы
Ирена Маниковска, Лех Стефаняк, Мацей Дюкельски, !Озеф Облюй и Владислав Орманец (ПНР)
Иностранная фирма
"Институт Хзмии Пшемыслозй" (ПНР) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА
Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно, к улучшенному способу получения фталевого ангидрида — важного химического продукта. 5
Известен способ получения фталевого ангидрида путем окисления нафталина или о-ксилола кислородом,воздуха в присутствии катализатора, являющегося многокомпонентной систе- ip мой, включающей, например, V20g, WO, Р205 Na2O или У2 05 ИОЗ, Р2 05, Na20, Т i 02, K2S04 f1) .
Известен способ получения фталевого ангидрида путем окисления нафталина или о-ксилола, который проводят в две стадии на катализаторах различного состава (23.
Известен также способ получения 2р фталевого ангидрида путем окисления нафталина или о-ксилола на катализаторе в присутствии S02 (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 Spy. 3p
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 r на 1 м воздуха на неподвижном слое катализатора, содержащего
Vg0g, МоО, WO, Тi02, Sп02, KZO, Na2O SO@ 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 пятиокись
786896 нанадия 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 100:10-15:0,54,0, соответственно, на носителе с удельной поверхностью 0,1-1,0 м /г, и при весовом соотношении пятиокись ванадия: носитель 1:8,5-70, соответственно. Процесс пронодят при температуре слоя катализатора 300520 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 окиси щелочного 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 м2/г при весовом соотношении пятиокись ванадия : носитель 1:8,5-70, соответственно, что позволяет упростить процесс.
Преимуществом предлагаемого способа является его одноступенчатость, при этом активная каталитическая масса содержит только три составляющие на инертном носителе; SO@ не вводится в реакционную смесь даже во время первоначальной обработки катализатора.
Предлагаемый в процессе катализатор является в основном катализатором окисления нафталина и характеризуется высокой степенью превращения нафталина (до 90 мол.Ъ) при высокой нагрузке (до 300 г/л в 1 ч).
При этом его применение позволяет с хорошими результатами окислять о-ксилол,.получая степень превращения о-ксилола во фталеный ангидрид
70 мол,Ъ при нагрузке до 200 г/л в 1 ч, или смесь нафталин — о-ксилол 80 мол.Ъ пренращения углеводородов при нагрузке до 200 г/л в 1 ч.
Пример 1. Окисление нафталина. Катализатор, имеющий следующий состав, вес.Ъ: 10,3 пятиокиси ванадия, 1,2 трехокиси сурьмы, 88,5 носителя (синтетический корунд), помеща пи в трубчатом реакторе из кислотс порной стали диаметром 25 мм. Высота слоя катализатора составляла
200 см. Смесь паров нафталина с воздухом при соотношении 41 r нафталина на 1 м воздуха вводили в трубчатый реактор, заполненный каталиэатором.Процесс окисления проводили при температуре слоя катализатора 370-4400С.
Скорость подачи на катализатор нафталина составляла 180 г/л в 1 ч. Анализ газов после реакции дал следующие результаты — превращение, мол.Ъ:
Во фталевый ангидрид 85,7
В малеиновый ангидрид 6,0
В нафтохиион 2,0
В СО и СО2 6,3
Пример 2. Окисление нафталиНа. Катализатор, имеющий следующий =остав, вес.Ъ: 9,8 пятиокиси нанадия1
1,1 трехокиси сурьмы, 0,07 сульфата натрия, 88,4 носителя (синтетический электрокорунд), помещали н трубчатом реакторе аналогично примеру 1. Смесь, состоящую из воздуха и паров нафталина при соотношении 41,0 r нафталина на 1 м воздуха, вводили в трубчатый реактор, заполненный катализатором.
Процесс окисления проводили при тем1$ пературе слоя катализатора 370-460 С.
О
Скорость 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 этом достигнуто превращение, мол.Ъ:
Во фталевый ангидрид 89,8
В малеиновый ангидрид 6,1
B нафтохинон 1,5
В СО и СО2 2,6
Пример 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 r 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 ре40 акции показал полное превращение нафталина, мол.Ъ:
Во фталевый ангидрид 79,6
В малеиновый ангидрид 7,2
В нафтохинон 0,5
В СО и СО2 12,7
Пример 4. Окисление нафталина. Катализатор следующего состава,Ъ: 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 r 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
Я газов после реакции показал полную конверсию нафталина, мол. Ъ:
Во фталевый ангидрид 77,2
В малеиновый ангидрид 10,3
В нафтохинон 2,9
65 В СО и COz 9,6
786896
Таблица1 °
0,5 3,8 106
8,3 120
1,2 5,6 145
2,2 2,3 251
3,6 3,9 265
66,6
6,2
П. р и м е р 5. Окисление нафталина. Катализатор следующего состаba, вес.Ъ: 9,8 пятиокиси ванадия„
,1 трехокиси сурьмы, 0,07 сульфата йатрия, 88,4 носителя (синтетический злектрокорунд) 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
Пример 6. Окисление нафталина. Катализатор следующего состава, вес.%: 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: 4()
Температура каталитического слоя равнялась 340-470 С. Анализ газов после реакции показал полное превращение нафталина, мол.Ъ:
Во фталевый ангидрид 82,3 4g
В малеиновый ангидрид 9,4
В нафтохинон 0,5
В СО и СО2 7,8
Пример 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 1. Процесс окисления проводили при температуре каталитического слоя, равной 400-440 С.
Смесь паров нафталина и воздуха содержала 39,0 r нафталина в 1 нм, подача на катализатор нафталина составляла 105 г/л в 1 ч. Анализ газов пос- щ() ле реакции показал превращение нафталина, мол.Ъ:
Во фталевый ангидрид
В малеиновый ангидрид
В нафтохинон
300-520 С, применяя смесь воздуха и паров нафталина с концентрацией
37-45 г нафталина на 1 м воздуха. ,Ф
Скорость подачи нафталина на катализатор составляла 100-300 г/л в 1 ч.
Результаты анализа газов после реакции при разных параметрах процесса окисления представлены в табл. 1.
В СО и СО2 4,9
Непрореагировавший нафталин 17,5
Пример . 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 м воздуха 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 СО2 20,1
Непрореагировавший о-ксилол 0,4
Пример 9. Окисление смеси нафталин-о-ксилол. Состав катализатора, как в примере 1. В реактор вводили смесь паров углеводородов с воздухом, содержащую 41,9 r углеводородов на 1 м воздуха. Соотношение э углеводородов в сырьевой смеси: нафталин 80,о-ксилол 20Ъ. Скорость подачи на катализатор смеси углеводородов составляла 165 г/л в 1 ч. Температура каталитического слоя равнялась 365-462 C. Анализ газов после
О реакции показал превращение, мол. %:
786896
80,5
7,0
0,2
0,3
Следы
Следы
10,7
0,5
Пример 10. Окисление смеси нафталин-о-ксилол. Состав катализато(0 ра, как в примере 1. В реактор вводили смесь паров углеводородов с воздухом, содержащую 40,7 г углеводородов в 1 м 3 воздуха. Соотношение углеводородов в сырьевой смеси: нафтаТ а б л и ц а 2 одукты, г
Опыт фталид о-кситоон лол
178,2 8,25 4,4
207,3 9,32 3,7
138,0 8,25 0,94
133,7 8,26 5,34
180
II 200
I I I 150
IV 150
39,6
0,6
108,3 6,0
114,7 8,3
142,9 9,0
41,5
106
VZ 120
3 145
2,1
41,5
251,4 16,5 6,6
259,8 11,2 11,8
171,2 10,8 1,1
80,8 . 5,0 4,8
265
180
Vi 105
VII 160
0,6
0,4
154,0 13,9
41,5
41,9
40,7
159,9 9,2 0,4
0,7
0,6
I X
0,3
2,0
137,5 10,1
137,8 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 весо6!"„! ом 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. формула изобретения
Во фталевый ангидрид
В малеиновый ангидрид
В нафтохинон
Во фталид
В о-толуиловый альдегид
В бензойную кислоту
B СО и COg
Непрореагировавший о-ксилол
1-. Способ получения фталевого ангидрида путем газофазного окисления нафталина и/или о-ксилола воздухом при концентрации углеводорбда в реакционной смеси 37-45 г на 1 м воздуха в присутствии. катализатора на основе пятиокиси ванадия, содержащего носитель, при температуре слоя катализатора 300-520оС и скорости подачи углеводорода на катализатор 100-300 г/л в 1 ч, о т л и ч а и шийся 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 С. Анализ газов после реакции показал превращение, мол.Ъ:
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 СО2 16,0
Непрореагировавший о-ксилол О, 23
Непрореагировавший нафталин Следы
В табл. 2 приведены полученные результаты.
786896
Составитель Е. Уткина техред 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-35, Раушская наб. д. 4 5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве щелочного металла используют натрий.
Источники информации, принятые во внимание приэкспертиэе
1. Патент ФРГ 9 1250806, кл., 12014, опублик. 1968.
2. Патент ClQA 9 4077984, кл. 260-346.4., опублик. 1977.
3. Акцептованная заявка ФРГ
Р 2321799, кл. 12 д 11/06, опублик. 1973.
4. Патент Польши 9 66965, кл. 12014, опублик. 1973 (прототип).
