ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Окисление бензола в малеиновый ангидрид из "Процессы окисления углеводородного сырья" Малеиновый ангидрид является ангидридом простейшей этилендикарбоновой кислоты С2Н.2(СООН)2, которая существует в двух изомерных формах / с-форма называется малеиновой кислотой, транс-форма называется фумаро-вой кислотой. [c.204] Обе кислоты, отщепляя по одной молекуле воды, образуют малеиновый ангидрид. Однако если это превращение у малеиновой кислоты происходит легко, то фумаровая кислота в силу пространственных затруднений теряет воду только под действием энергичных водоотнимающих средств. [c.204] Широкое применение малеинового ангидрида в органическом синтезе основано на особенности его свойств, вытекающих из строения молекулы . В молекуле малеинового ангидрида имеется двойная углерод-углеродная связь, обладающая всеми свойствами олефиновой связи. Как ангидрид двухосновной карбоновой кислоты, малеиновый ангидрид способен образовывать все производные карбоновых кислот. Особые же свойства придает малеи-новому ангидриду сочетание двух качеств — олефина и ангидрида. Благодаря этому он получил широкое применение в производстве смол на основе эфиров малеиновой кислоты, в производстве пластификаторов и модификаторов полимерных пленок. Малеиновый ангидрид оказывается незаменимым сырьем в производстве селективных гербицидов, инсектицидов, фунгицидов. На основе малеинового ангидрида получают антикоррозионные покрытия его используют и в фармацевтическом производстве при изготовлении, например, пенициллина. [c.205] Фумаровая кислота имеет гораздо более ограниченное применение. [c.205] Основным промышленным способом получения малеиновой кислоты и ее ангидрида является парофазное каталитическое окисление бензола 664, 8X4, 824 Наряду с этим разрабатываются методы получения малеинового ангидрида из олефиновых углеводородов, — о чем говорилось в седьмой главе, — из фурфурола из бутанола. [c.205] Для отвода избыточного тепла из реакционной зоны было предложено использовать различные теплоносители металлические расплавы, расплавы солей, ртуть, доутерм. Можно применять систему переключения потоков через межтрубное пространство трубчатого реактора. Высокой теплопроводностью должен обладать носитель катализатора, чтобы обеспечить быстрый теплоотвод с катализирующей поверхности зерен катализатора. [c.206] Давление процесса можно изменять довольно широко — от 0,5 до 10 ат. Время пребывания чаще всего составляет 0,05—0,4 сек, хотя и возможно более широкое его изменение — от 0,01 до 5,0 сек. [c.206] Фирма Monsanto предложила катализатор, который представляет собой остеклованный силикагель, пропитанный ванадиевым окислом. [c.206] Ванадиевые катализаторы промотируют соединениями брома для сокращения индукционного периода реакции и стабилизации образующегося малеинового ангидрида и подавления образования углекислого газа (фирма Standard Oil of Indiana). Для повышения выхода малеинового ангидрида носитель ванадиевых катализаторов подвергается кислотной обработке.. [c.206] Фирма Monsanto запатентовала катализатор, также содержащий титан, но не в качестве носителя, а в качестве активного компонента . Кроме окиси титана этот катализатор содержит еще окислы ванадия и молибдена. Носителем служит силикагель. [c.207] Большое распространение в процессах парофазного окисления бензола в малеиновый ангидрид получили трубчатые реакторы с внутренним диаметром трубок от 0,6 до 20 см. Теплоотвод в таких реакторах осуществляют с помощью теплоносителя, циркулирующего в межтрубном пространстве реактора. Известны также конструкции реакторов с кипящим слоем катализатора. Применение вместо одного реактора последовательной цепочки нескольких реакторов позволяет увеличить выход малеинового ангидрида на то же самое количество исходного бензола. [c.207] Основная реакция, ведущая к образованию малеинового ангидрида, и побочная — реакция полного сгорания бензола до СО-з и Н2О — сильно экзотермичны, поэтому, начавшись, процесс идет дальше за счет теплоты сгорания. Для удаления избыточного тепла в реактор подают с бензолом 2—5-кратный избыток воздуха по сравнению с теоретическим. Для поддержания температуры в пределах 400—450 X в межтрубном пространстве реактора циркулирует ртуть или расплавленная соль. Время контакта примерно 0,1 сек. Для получения максимального выхода малеинового ангидрида необходим одновременный контроль концентрации бензола во входящем газовом потоке, реакционной температуры и времени пребывания. [c.208] Выходящие из реактора продукты реакции охлаждают, последовательно пропуская их через котел-утилизатор, подогреватель сырья и водяной холодильник. Последний может работать лишь при температуре выше температуры плавления малеинового ангидрида (около 60 °С). Это позволяет сразу выделять малеиновый ангидрид с 50—60%-иым выходом. С другой стороны, ангидрид можно абсорбировать в водяном скруббере и затем регенерировать в колонне-дегидраторе. Сырой продукт колонны-дегидратора очищают в ректификационной колонне. [c.208] Расход кислорода составляет 1,45 /сгна 1 кг малеинового ангидрида. Применение элементарного кислорода вместо воздуха может повысить скорость реакции и упростить разделение продуктов. Однако это не намного упрощает проблемы разделения, в то время как снятие реакционного тепла создает дополнительные трудности. Завод мощностью 2700—6800 т/год малеинового ангидрида будет потреблять лишь 20—40 т кислорода в сутки, и организация производства такого небольшого количества кислорода экономически невыгодна. [c.208] Вернуться к основной статье