Фталевый ангидрид - Гуревич Д.А.
Скачать (прямая ссылка):
^\/СНз I Il
4^NcH4
+ 3O2
во фталевый ангидрид может быть представлен как ряд носледо-вательно-параллельных реакций 152:
СО
^/\СН3
->
CH-CO
N /
CH-CO
* СО, CO2, H2O
Для парофазного окисления о-ксилола во фталевый ангидрид используют катализаторы на основе пятиокиси ванадия 466. В качестве носителя применяют кремнезем или окись алюминия 467. Выход фталевого ангидрида до 80% был получен при использовании пятиокиси ванадия (12%) на носителе из прокаленного кремнезема. Исследовались также промотированная пятиокись ванадия, ванадий-молибденовые катализаторы, смешанные катализаторы, содержащие ванадаты 468, ванадий-калий-сульфатный катализатор 4б9'470 и катализатор, полученный пропиткой пористого ко-
рунда 471 расплавом V2O5 при 750—780° С. Последний катализатор, по имеющимся данным, обладает повышенной активностью, высокой механической прочностью и стабильностью; производительность его составляет ПО г фталевого ангидрида с 1 л катализа-
Рис. 75. Кожухо-трубные конверторы для окисления о-ксилола, охлаждаемые циркулирующим расплавом солей.
тора в час. Разработаны катализаторы для окисления не только о-ксилола, но и смеси его с нафталином 472-473.
Выход фталевого ангидрида при парофазном каталитическом окислении о-ксилола зависит в основном от типа применяемого катализатора, причем данные по этому вопросу во многом противоречивы. В литературе157'333,473 указаны выходы от 46 до 71%. Гарантируемый выход равен 67%, что соответствует расходу 108кг о-ксилола на 100 кг фталевого ангидрида.
Температура процесса также зависит от типа применяемого катализатора и по литературным данным 333'473 очень различается—от 350—370° С до 470—660° С.
В промышленности о-ксилол окисляют главным образом в стационарном слое катализатора. Общий вид конверторов представлен на рис. 75. Мощность аппаратов определяется их конструктивными особенностями. Как правило, она составляет331'333 5000—8000 т/год. Конвертор 333 на 5700 т фталевого ангидрида в год имеет диаметр 4,9 м и высоту 5,5 м.
На рис. 76 изображен общий вид цеха для производства фталевого ангидрида окислением о-ксилола в стационарном слое катализатора. На снимке виден, ряд конверторов, установленных на
Рис. 76. Цех для производства фталевого ангидрида парофазным окислением о-ксилола.
открытой площадке вне здания. В последние годы на открытых площадках монтируют не только реакционные аппараты, но и вспомогательное оборудование, включая компрессоры, фильтры для очистки воздуха и т. д. Этим достигается существенное
снижение капитальных затрат и стоимости готового продукта. Таким образом, экономические показатели производства повышаются не только за счет увеличения выходов и применения более дешевого сырья, но и путем удешевления строительных конструкций, автоматизации технологического процесса, снижения расходов по монтажу оборудования, упрощения условий эксплуатации.
На рис. 77 представлена технологическая схема парофазного каталитического окисления о-ксилола во фталевый ангидрид472.
Рис. 77. Схема производства фталевого ангидрида парофазным окислением о-ксилола на стационарном катализаторе:
/ — хранилище для о-хснлола; 2 —насос; 3, 5 — подогреватели; 4 — испаритель; б —фильтр для воздуха; 7 —компрессор; # —конвертор; P1 10, 16, 21 — теплообменники; 11 — конденсатор; 12 — сборник; A3—насос; 14, 19 — днстнлляцнонные кубы; 15, 20 — ректификационные колонны; 17 — аппарат для каталитического дожнгання отходящих газов; 18— хранилище; 22 —сборник дистиллированного фталевого ангидрида; 23— кристаллизатор; 24 — бункер; 25— весы.
Жидкий о-ксилол из хранилища / подается в подогреватель 3, а затем в испаритель 4. Сюда же поступает воздух, который пред; варительно проходит через фильтр 6 и компрессором 7 нагнетается в подогреватель 5. Смесь воздуха и о-ксилола в соотношении от 18:1 до 20:1 поступает в конвертор 8, охлаждаемый расплавом солей. Процесс протекает при 470—66O0C Трубы конвертора заполнены катализатором на основе пятиокиси ванадия. Реакционная паро-газовая смесь частично охлаждается в теплообменнике 9 и далее поступает в конденсатор //. Теплообменник 9 охлаждается водой, кипящей под давлением. Пары воды конденсируются в теплообменнике-парогенераторе 10, также охлаждаемом кипящей водой, с получением вторичного пара, утилизируемого в цехе.
Сырой фталевый ангидрид собирают в сборнике 12, откуда насосом 13 перекачивают на дистилляцию в куб 14. Газы из конденсатора // направляют для очистки в аппарат 17. Очистку ведут
дожиганием на катализаторе Содержащихся в газе органических примесей. Сырой фталевый ангидрид перегоняют в колонне 15. Головной погон, содержащий наибольшее количество бензойной кислоты, выводится из системы, а остальная часть фталевого ангидрида через промежуточный сборник (на схеме не показан) возвращается в куб на повторную разгонку. Пары из колонны 15
Ятходясцие газы
Кубовый остаток
Рис. 78. Схема производства фталевого ангидрида из о-ксилола, нафталина
или из их смеси:
