Фталевый ангидрид - Гуревич Д.А.
Скачать (прямая ссылка):
В качестве хладоагента используют также воздух, который пропускают через трубки, погруженные в расплав солей. В некоторых конструкциях применяют обдувание воздухом наружных стенок конверторов. Охлаждение воздухом не обеспечивает интенсивного отвода тепла из конвертора вследствие низкого коэффициента тейлоотдачи от стенок катализаторных камер или трубок к воздуху и низкой теплоемкости этого хладоагента.
( КАТАЛИЗАТОРЫ
В качестве катализаторов парофазного каталитического окисления нафталина во фталевый ангидрид изучались различные вещества, в том числе окислы многих металлов (V2O5, М0О3, MgO, AUO3, SlO2, TiO2, ZnO и др.). Однако наиболее избирательным и достаточно активным катализатором оказалась тольїго пятиокись ванадия V2O5. В настоящее время в промышленности применяют либо пятиокись ванадия, либо сложные катализаторы, в состав которых в качестве основного активного компонента входит пятиокись или соли ванадия.
Пятиокись ванадия V2Os представляет собой ромбические кристаллы красного или красно-желтого цвета, плавящиеся рри 690° С. При температуре выше 700° С пятиокись ванадия заметно испаряется с частичной диссоциацией по реакции:
2V2O5 —> 4VO2+ O2
Водный раствор ее окрашен в желтый цвет и имеет кислую реакцию. Пятиокись ванадия легко растворяется в щелочах с образованием ванадатов І5І. При восстановлении пятиокиси ванадия образуются двуокись ванадия VO2 (сине-голубые кристаллы; т. пл. 15450 C) и трехокись ванадия V2Oe (блестящие черные кристаллы; т. пл. 197O0C).
Пятиокись ванадия получают 152 разложением вакадата аммония при высокой температуре (400° С) с последующим нагрева-
ниєм до 690° С. Пятиокись ванадия выпускается трех марок в,соответствии с ТУЦМ 4566—55 (см. Приложение): «химически чистая» (х. ч.), «чистая для анализа» (ч. д. а.) и «чистая» (ч.). ч
Катализатор, предназначенный для загрузки в конверторы, готовят следующим образом. Свежую или отработанную пятиокись ванадия расплавляют в графитовых тиглях. Расплав выливают на стальные противни размером. 20X10X2 см, где он застывает плотным слоем. Толщину слоя выбирают в зависимости от требуемых размеров частиц катализатора. Застывшую массу измельчают до частиц размером 5—7 мм. Полученные таким образом кусочки просеивают через два сита с близкими по размеру отверстиями (в первом сите отверстия крупнее). Остаток на первом сите и фракцию, просеявшуюся через второе сито, собирают отдельно и подвергают вторичной переплавке и измельчению. Частицы, не прошедшие через второе сито, имеют достаточно близкие линейные размеры и могут применяться для заполнения контактных трубок.
Преимуществом плавленой пятиокиси ванадия как катализатора является ее высокая производительность, достигающая 275 г нафталина в час на 1 кг катализатора ит, а недостатком — относительно низкий выход фталевого ангидрида — порядка 72—73% (на 10—15% ниже выхода на смешанных ванадиевых катализаторах). Поэтому в настоящее время почти везде отказались от применения чистой пятиокиси ванадия и отдают предпочтение катализаторам, обеспечивающим больший выход продукта.
Степень превращения нафталина в побочные продукты в стационарном слое плавленой пятиокиси ванадия характеризуется следующими цифрами153: в 1, 4-нафтохинон превращается 2,5—4% исходного нафталина, в малеиновый ангидрид 9—11%; сгорает и переходит в другие продукты 3—5% исходного нафталина.
Известно также применение катализатора, представляющего собой пятиокись ванадия (примерно 10%), осажденную на носителе (корунд, кизельгур, пемза)147.
Для приготовления такого катализатора носитель, пропитанный водным раствором ванадата аммония, прокаливают на воздухе при 400—500° С. В результате термического разложения ванадата аммония в присутствии кислорода воздуха образуются пятиокись ванадия, аммиак и вода. Аммиак и пары воды улетучиваются, а пятиокись ванадия остается на носителе.
Этот катализатор также отличается высокой производительностью, но по выходу фталевого ангидрида существенно уступает смешанному катализатору.
Смешанный ванадий- калий-сульфатный катализатор имеет значительно, меньшую производительность по сравнению с плавленой пятиокисью ванадия, но обеспечивает выход фталевого ангидрида порядка 85—88% (в расчете на очищенный продукт выход составляет 83—84%). Поэтому катализаторы такого типа широко применяются в промышленности. Катализатор
4 Зак. 1084
49
представляет собой силикагель, пропитанный раствором смеси сульфатов ванадила и калия.
Смешанный вападий-калий-сульфатный катализатор готовят, например, следующим образом8. Предварительно получают исходные компоненты: силикагель и раствор сульфата ванадила. Для приготовления силикагеля раствор силиката калия смешивают с серной кислотой. Полученную массу размалывают в мельнице и подщелачивают аммиаком до рН 8,5. Выделившийся осадок кремневой кислоты отфильтровывают и сушат при 100—NO0C Сухую кремневую-тшслоту размалывают на дезинтеграторе и смешивают с раствором' сульфата ванадила, который получают взаимодействием/ сернистого газа с пятиокисью ванадия в водном растворе серной кислоты. Пасту формуют в виде цилиндриков диаметром 4 мм и высотой 4 мм и сушат их при 50—60° С. Затем температуру сушки\повышают до 13O0C, после чего катализатор прокаливают в токе воздуха при 430° С. Полученный таким образом катализатор содержит 10% V2O5, 60—65% SiO2 и 20—25% K2SO4.
