ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Жидкофазиое каталитическое окисление о-ксилола из "Фталевый ангидрид" Промышленный метод окисления о-ксилола во фталевый ангидрид по своему аппаратурно-технологическому оформлению аналогичен методу производства фталевого ангидрида парофазным каталитическим окислением нафталина. Его освоение началось с использования аппаратуры и технологии уже существующего метода производства фталевого ангидрида из наф) талина. [c.173] На ряде заводов аппаратура и кaтaлизaтopVaкoвы, что фталевый ангидрид можно производить из обоих видов сырья или из их смеси. [c.173] Выход фталевого ангидрида при парофазном каталитическом окислении о-ксилола зависит в основном от типа применяемого катализатора, прпчем данные по этому вопросу во многом противоречивы. В литературе указаны выходы от 46 до 71%. Гарантируемый выход равен 67%, что соответствует расходу 108/сг о-ксилола на 100 кг фталевого ангидрида. [c.175] 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 составляет 5000—8000 т год. Конвертор на 5700 т фталевого ангидрида в год имеет диаметр 4,9 м и высоту 5,5 м. [c.175] На рис. 77 представлена технологическая схема парофазного Каталитического окисления о-ксилола во фталевый ангидрид 2. [c.176] Жидкий о-ксилол из хранилища / подается в подогреватель 3, а затем в испаритель 4. Сюда же поступает воздух, который предварительно 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—660° С. 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. [c.176] Паро-газовая смесь продуктов контактирования направляется в теплообменник 6 и затем в холодильник 7, где охлаждается до температуры, несколько превыщающей точку росы. Если часть фталевого ангидрида конденсируется, то полученную жидкость со- бирают в емкости 8. Далее смесь продуктов контактирования поступает через распределительное устройство 9 в конденсаторы намораживания 10 и 15, охлаждаемые водой. Выплавление уловленного фталевого ангидрида производится паром. [c.178] Расплавленный фталевый ангидрид-сырец собирается в емкости /2, откуда погружным насосом 13 перекачивается в куб 14. Газы из конденсаторов 10 и 15 направляются в аппарат 11, который представляет собой печь для дожигания примесей или скруббер для водной очистки. Куб 14 оборудован выносным паровым подогревателем 18. Дистилляционная колонна 16 снабжена конденсатором-дефлегматором 17. Дистиллированный фталевый ангидрид н-аправляется в сборники готового продукта (на рисунке не показаны). [c.178] В процессе жидкофазного окисления о-ксилола в качестве окислителей применяют кислород воздуха, азотную кислоту и другие реагенты. Существенным преимуществом жидкофазного, окисления является возможность получать более концентрированные продукты окисления (по сравнению с методом парофазного окисления), что исключает необходимость выделения фталевого ангидрида из разбавленной смеси продуктов контактирования. В жидкой фазе можно окислять смесь всех трех изомерных ксилолов без предварительного разделения. [c.179] При жидкофазном окислении о-ксилола в качестве промежу-точкого продукта образуется о-толуиловая кислота, окисление которой до фталевой кислоты протекает труднее, чем окисление исходного о-ксилола до о-толуиловой кислоты. Поэтому появились методы ступенчатого жидкофазного окисления о-ксилола до фталевого ангидрида в три и две стадии. Известен метод окисления в одну стадию. Методы отличаются катализаторами, окислителями и условиями проведения процесса. [c.179] Необходимость ведения процесса через стадию образования метилового эфира о-толуиловой кислоты связана с трудностью окисления о-толуиловой кислоты ее эфир окисляется значительно легче. [c.179] Для выделения о-толуиловой кислоты оксидат охлаждали до 10—15° С и выпавщие кристаллы отфильтровывали. К фильтрату, содержащему некоторое количество о-толуиловой кислоты и о-то-луиловый альдегид, добавляли свежий о-ксилол и возвращали фильтрат на окисление в реактор. При повыщении давления скорость реакции и выход о-толуиловой кислоты значительно увеличиваются, средний выход ее составлял 90—97% от теоретического. [c.180] Метиловый эфир о-толуиловой кислоты получали взаимодействием о-толуиловой кислоты и метанола при отношении кислоты к спирту, равном 1 5. Этерификацию вели в автоклаве под давлением. Выход метилового эфира о-толуиловой кислоты составлял 90—95% от теоретического (считая на о-толуиловую кислоту). Из метанольного раствора эфир выделяли ректификацией. [c.181] Метиловый эфир о-толуиловой кислоты окисляли в присутствии катализатора как при атмосферном, так и при повышенном давлении. При атмосферном давлении процесс вели при 125° С, при повышенном — при 180° С. С повышением давления скорость окисления значительно увеличивается. В оксидате содержались фталевый ангидрид, неокисленный эфир и незначительные количества фталевой кислоты и метилового эфира 2-формилбензойной кислоты. Фталевый ангидрид из оксидата выделяли вакуумной дистилляцией, выход составлял 90—95%) от теоретического. [c.181] Средние выходы по стадиям равны на стадии окисления о-ксилола — 93,5%, на стадии этерификации о-толуиловой кислоты метанолом — 92,5%, на стадии окисления метилового эфира о-толуиловой кислоты — 92,5%. Отсюда средний выход по процессу в целом равен примерно 80%. [c.181] Двухступенчатый метод жидкофазного окисления о-ксилола применяют с различными окислителями. По одному из вариантов на первой ступени окисление проводят воздухом, а на второй ступени — азотной кислотой. По этому методу на опытной установке был достигнут выход 89% от теоретического. По другому варианту двухступенчатый процесс можно вести в условиях замедленного окисления о-ксилола (или смеси ксилолов) 30—70%-ной азотной кислотой. На первой ступени процесс ведут при температуре не выше 120° С до получени о-толуиловой кислоты или смеси толуиловых кислот на второй ст упени при температуре выше 140° С — до получения фталевой кислоты или смеси фталевых кислот. Проведение процесса в среде йнертного растворителя способствует увеличению выхода фталевой кислоты. В качестве растворителя предлагают минеральное масло, дифенил, хлорированный дифенил, бензойную кислоту, фталевый ангидрид. [c.181] Одноступенчатый жидкофазный метод применен для окисления кислородом воздуха смеси изомерных ксилолов Одновременно был разработан способ разделения смеси получаемых изомерных фталевых кислот. В качестве катализаторов предложены ацетаты и нафтенаты кобальта и марганца, промоти-рованные бромом, бромистым водородом и бромистым натрием. Предлагается использовать в качестве инициаторов окисления ацетофенон, этилбензол, бензальдегид, метилэтилкетон, цикло-гексанол, циклогексанон. Содержание катализатора составляет 0,0005—1 г-атом на 1 моль исходной смеси. [c.181] Окисление ведут при 125—300° С и давлении до 40 ат и более. Реакция протекает настолько энергично, что расход окислителя (кислород воздуха) превышает теоретический только на 5—15%. Выход фталевых кислот достигает 85—90% от теоретического при степени превращения исходных ксилолов примерно 95%. [c.182] Одной из основных трудностей, выявившихся при освоении метода, явился подбор металла, стойкого против действия бромсодержащих соединений при высокой температуре. В качестве материалов для реакторов предложены титан и хасталлой С. [c.182] На рис. 80 представлена схема жидкофазного одностадийного окисления смеси ксилолов с получением фталевого ангидрида, терефталевой, изофталевой и бензойной кислот. [c.182] Вернуться к основной статье