75. Газофазное окисление нафталина и о-ксилола во фталевый ангидрид. Химизм, катализаторы, условия, показатели, технология.
Фталевый ангидрид получают газофазным окислением кислородом воздуха1 соответствующих ароматических углеводородов на ванадиевых кат., как чистых, так и нанесенных на твердые носители модифицированных различными активирующими добавками. Особенно часто используют ванадий-калий-сульфатно-силикагелевый. В пром. реализованы методы активации его озоном и диоксидом серы.
Побочными прод. реакции являются соответствующие п-хиноны и алифатические кислоты, но главной побочной реакцией является полное окисление до диоксида углерода и воды. Фталевый ангидрид образуется также при газофазном окислении метилнафталинов, фенантрена и других углеводородов с конденсированными ядрами.
ФА – окислением нафталина и о-ксилола:
Далее ФА может окисляться в МА, кот. необх. выделять.
Типичными кат. для этих проц. являются композиции на основе оксида пятивалентного ванадия на широкопористом оксиде алюминия или силикагеле, к которым добавляют различные оксиды (вольфрама, молибдена, хрома, титана, фосфора), а также сульфаты и фосфаты, повышающие активность и селективность кат. Кат. системы, применяемые для окисления углеводородов фракции С4, состоят в основном из оксидов ванадия и фосфора и еще содержат различные модифицирующие добавки (соли лития, калия, кальция, кобальта, кадмия, ниобия, меди, вольфрама и др.). Активность и селективность систем V2О5 — Р2О5 существенно зависит от способа приготовления катализатора.
Технология получения фталевого ангидрида. Традиционным сырьем для получения ФА парофазным процессом окисления являлся нафталин коксохимического и нефтяного происхождения. В последнее время более 5 % вырабатываемого фталевого ангидрида получают из о-ксилола. Условия:
нафталин: 385-400оС, 0,098 МПа, возд:УВ=(18-25):1, время контакта 1,5 с; выход 70-80% мол.
о-ксилол: 350-370оС, 0,098 МПа, возн:УВ=(18-20):1, время контакта 4-5 с; выход 65-70% мол.
Окисление нафталина или о-ксилола проводят оксиде палладия (V), плавленом или нанесенном на инертный носитель, или на сложном ванадий-калий-сульфатно-силикагелевом (ВКСС) кат.
Технологическая схема производства фталевого ангидрида газофазным окислением нафталина или о-ксилола.
Потоки: а-воздух; б-нафталин или о-ксилол; в-пар; г-расплав солей; д-сброс газа; е-легкие примеси; ж-в канализацию; з-легкие примеси; и-к вакууму; к-ФА; л-тяжелые примеси.
Аппараты: 1 — испаритель; 2 — теплообменник; 3 — реактор; 4 — котел-утилизатор; 5 — холодильник; 6,6' — попеременно переключаемые конденсаторы; 7 — емкость фталевого ангидрида-сырца; 8 — колонна предварительной очистки фталевого ангидрида; 9 — ректификационная колонна выделения легких примесей; 10 — ректификационная колонна выделения товарного фталевого ангидрида.
Типичными кат. для этих проц. являются композиции на основе оксида пятивалентного ванадия на широкопористом оксиде алюминия или силикагеле, к которым добавляют различные оксиды (вольфрама, молибдена, хрома, титана, фосфора), а также сульфаты и фосфаты, повышающие активность и селективность кат. Кат. системы, применяемые для окисления углеводородов фракции С4, состоят в основном из оксидов ванадия и фосфора и еще содержат различные модифицирующие добавки (соли лития, калия, кальция, кобальта, кадмия, ниобия, меди, вольфрама и др.). Активность и селективность систем V2О5 — Р2О5 существенно зависит от способа приготовления катализатора.
Применение: Фталевый ангидрид является исходным сырьем для получения алкидных полимеров поликонденсацией его с глицерином, пентаэритритом и другими многоатомными спиртами. Эфиры С4 –С8 спиртов и фталевой кислоты используется в качестве пластификаторов полимерных материалов, а метиловый и этиловый эфиры-как препараты против кровесосущих насекомых. Фталевый ангидрид в незначительных количествах используется для производства красителей.