DE10211907A1 - Oxidation of o-xylene to o-tolylic acid and other oxidation products by staggered supply of an oxygen-containing gas - Google Patents
Oxidation of o-xylene to o-tolylic acid and other oxidation products by staggered supply of an oxygen-containing gasInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung von Oxidationsprodukten des o-Xylols, die zu Phthalsäure weiter oxidierbar sind, bei dem man einen o-Xylol-haltigen flüssigen Strom durch wenigstens eine Reaktionszone führt und an wenigstens zwei in Strömungsrichtung des flüssigen Stroms beabstandeten Stellen ein sauerstoffhaltiges Gas turbulent in den flüssigen Strom einperlt.A process is described for producing oxidation products of o-xylene which can be further oxidized to phthalic acid, in which an o-xylene-containing liquid stream is passed through at least one reaction zone and an oxygen-containing gas at at least two points spaced apart in the direction of flow of the liquid stream bubbles turbulently into the liquid stream.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Oxidationsprodukten des o-Xylols, die zu Phthalsäureanhydrid weiter oxidierbar sind, durch Oxidation von o-Xylol in flüssiger Phase. The present invention relates to a method for manufacturing of oxidation products of o-xylene, which lead to phthalic anhydride are further oxidizable by oxidation of o-xylene in liquid Phase.
Phthalsäureanhydrid gehört zu den technisch wichtigsten aromatischen Verbindungen. Es wird z. B. bei der Synthese von Alkydharzen, ungesättigten Polyesterharzen, Lacken, Kunststoffen, Weichmachern, Phthalocyaninfarbstoffen, Insektenabwehrmitteln, Denaturierungsmitteln sowie zur Herstellung zahlreicher Feinchemikalien verwendet. Phthalic anhydride is one of the most important technically aromatic compounds. It is e.g. B. in the synthesis of Alkyd resins, unsaturated polyester resins, paints, plastics, Plasticizers, phthalocyanine dyes, insect repellents, Denaturing agents and for the production of numerous fine chemicals used.
Phthalsäureanhydrid wird technisch durch Oxidation von o-Xylol oder Naphthalin hergestellt. Es sind dabei zwei Oxidationsverfahren üblich. Zum einen wird die Oxidation in der Gasphase an einem heterogenen Katalysator, im Allgemeinen einem Vanadium-haltigen Katalysator, durchgeführt. Bei diesem Verfahren werden allerdings etwa 20 Mol-% des Ausgangsmaterials zu COx umgesetzt und gehen damit als Ausbeute verloren. Phthalic anhydride is produced industrially by the oxidation of o-xylene or naphthalene. Two oxidation processes are common. On the one hand, the oxidation in the gas phase is carried out on a heterogeneous catalyst, generally a vanadium-containing catalyst. In this process, however, about 20 mol% of the starting material is converted to CO x and is therefore lost as a yield.
Wegen der besseren Selektivität der Oxidationsreaktion ist als Alternative eine zweistufige Reaktionsführung vorgeschlagen worden, bei der zunächst in flüssiger Phase o-Xylol mit einem sauerstoffhaltigen Gas, meist Luft, unter homogener Katalyse zu Intermediaten auf dem Weg zu Phthalsäureanhydrid, überwiegend o-Tylolsäure, 2-Methylbenzaldehyd, 2-Methylbenzylalkohol und Phthalid, oxidiert wird. Diese Intermediate werden isoliert, anschließend verdampft und in der Gasphase in einer zweiten Stufe zum Phthalsäureanhydrid oxidiert. Because of the better selectivity of the oxidation reaction is as Alternatively, a two-stage reaction procedure is proposed been in the o-xylene with a oxygen-containing gas, mostly air, under homogeneous catalysis Intermediates on the way to phthalic anhydride, mostly o-tylenic acid, 2-methylbenzaldehyde, 2-methylbenzyl alcohol and phthalide, is oxidized. These intermediates are isolated, then evaporated and in the gas phase in a second stage Phthalic anhydride oxidized.
Ein derartiges zweistufiges Verfahren ist in der EP-A 0 256 352 beschrieben. Die Durchführung der o-Xyloloxidation in flüssiger Phase wird an einem Rührkesselreaktor veranschaulicht. Als Oxidationsmittel dient Druckluft, die über ein Tauchrohr eingeführt wird. Such a two-stage process is described in EP-A 0 256 352 described. Carrying out the o-xylene oxidation in liquid Phase is illustrated on a stirred tank reactor. As Oxidizing agent serves compressed air that is introduced through a dip tube becomes.
Wang Y., Xie Y. und Zhang J. berichten in der chinesischen wissenschaftlichen Zeitschrift "Erdölraffination und chemische Industrie" 2000, Band 31, über "Untersuchung zur Oxidation von o-Xylolen in der Flüssigkeitsphase zur Herstellung von o-Tolylsäure". Dabei wurden in einem Blasensäulenreaktor die Einflüsse der Reaktionsbedingungen, wie z. B. Reaktionstemperatur, Reaktionsdruck, Fließgeschwindigkeit der Luft sowie Reaktionszeit, auf die Ausbeute des Produkts o-Tolylsäure untersucht. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass es eine ideale Reaktionstemperatur, einen optimalen Druck des Reaktionssystems und eine ideale Reaktionszeit gibt. Mit der Zunahme der Luftmenge erhöhe sich die Ausbeute von o-Tolylsäure. Wang Y., Xie Y. and Zhang J. report in Chinese scientific journal "Petroleum Refining and Chemical Industrie "2000, Band 31, about" Investigation of the Oxidation of o-xylenes in the liquid phase for the production of o-tolylic acid ". The influences of the Reaction conditions such as B. reaction temperature, reaction pressure, Air flow rate and response time to which Yield of the product o-tolylic acid examined. The authors come to concluded that there was an ideal reaction temperature, one optimal pressure of the reaction system and an ideal reaction time gives. As the amount of air increases, the yield of o-toluic acid.
Cheng Z., Li G., Li W., Dai L., Niu Y., Hu J., Gu J., Mao X. und Li M. berichten in der chinesischen Zeitschrift "Journal der Brennstoffchemie" (Ranliao Huaxue Xuebao), 1981 Band 9, Heft 2, S. 152-162 über eine "Studie über die Kinetik der Oxidationsreaktion von o-Xylol". Cheng Z., Li G., Li W., Dai L., Niu Y., Hu J., Gu J., Mao X. and Li M. report in the Chinese journal "Journal der Fuel Chemistry "(Ranliao Huaxue Xuebao), 1981 Volume 9, Issue 2, Pp. 152-162 on a "Study of the Kinetics of Oxidation reaction of o-xylene ".
Die DE 100 02 807 und DE 100 02 810 betreffen ebenfalls Verfahren zur Oxidation von o-Xylol mit Sauerstoff. DE 100 02 807 and DE 100 02 810 also relate to methods for the oxidation of o-xylene with oxygen.
Die zweistufige Reaktionsführung der Oxidation von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid weist zwar im Allgemeinen eine bessere Selektivität auf als die einstufige Oxidation in der Gasphase. Dennoch besteht auch bei der Flüssigphasenoxidation die Gefahr einer Überoxidation des o-Xylols unter Bildung von COx, Essigsäure, Ameisensäure oder anderen Produkten, die durch Verlust eines oder mehrerer Kohlenstoffatome aus dem o-Xylol entstehen und nicht mehr durch weitere Oxidation in Phthalsäureanhydrid überführbar sind. The two-stage reaction of the oxidation of o-xylene to phthalic anhydride generally has a better selectivity than the one-stage oxidation in the gas phase. Nevertheless, there is also a risk of over-oxidation of the o-xylene in the case of liquid phase oxidation with the formation of CO x , acetic acid, formic acid or other products which arise from the loss of one or more carbon atoms from the o-xylene and can no longer be converted into phthalic anhydride by further oxidation ,
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Flüssigphasenoxidation von o-Xylol anzugeben, das möglichst selektiv zu solchen Oxidationsprodukten führt, die zu Phthalsäureanhydrid weiter oxidierbar sind. The invention is therefore based on the object of a method to state the liquid phase oxidation of o-xylene, if possible selectively leads to such oxidation products that Phthalic anhydride are further oxidizable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem man einen o-Xylol-haltigen flüssigen Strom durch wenigstens eine Reaktionszone führt, und an wenigstens zwei in Strömungsrichtung des flüssigen Stroms beabstandeten Stellen ein sauerstoffhaltiges Gas in den flüssigen Strom einperlt. According to the invention, this object is achieved by a method in which an o-xylene-containing liquid stream is passed through leads at least one reaction zone, and at least two in Flow direction of the liquid stream at spaced locations Bubbles oxygen-containing gas in the liquid stream.
Wird der flüssige Strom nacheinander durch mehr als eine Reaktionszone, z. B. durch zwei oder mehrere in Reihe geschaltete Reaktoren geführt, erfolgt zwischen den Reaktionszonen keine gas/flüssig-Phasentrennung. Aus der letzten Reaktionszone wird ein Oxidationsprodukte des o-Xylols enthaltendes flüssiges Reaktionsgemisch und ein Sauerstoff-abgereicherter Gasstrom (im Folgenden auch "Abgas") abgeführt. If the liquid stream is passed through more than one Reaction zone, e.g. B. by two or more connected in series Guided reactors, there is no between the reaction zones gas / liquid phase separation. The last reaction zone becomes a Liquid containing oxidation products of o-xylene Reaction mixture and an oxygen-depleted gas stream (hereinafter also "exhaust gas").
Üblicherweise enthält das sauerstoffhaltige Gas neben Sauerstoff ein oder mehrere Inertgase, wie z. B. Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid. Der Sauerstoff-Volumenanteil des sauerstoffhaltigen Gases beträgt vorzugsweise 10 bis 90 Vol.-%, vorzugsweise 15 bis 35 Vol.-%; der Rest wird von Inertgas gebildet. Die Verwendung von Luft als sauerstoffhaltigem Gas ist besonders bevorzugt. Das sauerstoffhaltige Gas wird vorzugsweise unter Bedingungen eingeperlt, die eine innige Vermischung der Gas- und Flüssigphase gestatten. The oxygen-containing gas usually contains oxygen one or more inert gases, such as e.g. B. nitrogen, argon or Carbon dioxide. The oxygen volume fraction of the oxygen-containing Gases is preferably 10 to 90 vol .-%, preferably 15 to 35 vol%; the rest is made up of inert gas. The usage of air as the oxygen-containing gas is particularly preferred. The oxygen-containing gas is preferred under conditions bubbled in an intimate mixture of the gas and liquid phases allow.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mit hoher Selektivität neben einer geringen Menge Phthalsäure solche Oxidationsprodukte des o-Xylols erhalten, die zu Phthalsäureanhydrid weiter oxidierbar sind, insbesondere o-Tolylsäure, Methylbenzaldehyd, Methylbenzylalkohol, Phthalid, Di(methylbenzyl)phthalat, Methylbenzylmethylbenzoat, Mono(methylbenzyl)phthalat, Methylbenzylformylbenzoat, Formylbenzylmethylbenzoat, Monomethylphthalat, Methylbenzylformiat und Methylbenzylacetat, wovon o-Tolylsäure den Hauptanteil bildet. Soweit im Folgenden die "Selektivität" der Oxidationsreaktion angesprochen ist, ist die Selektivität bezüglich der Summe der vorstehend genannten Verbindungen gemeint. According to the inventive method with high Selectivity in addition to a small amount of phthalic acid Obtained oxidation products of o-xylene, which further to phthalic anhydride are oxidizable, especially o-tolylic acid, methylbenzaldehyde, Methylbenzyl alcohol, phthalide, di (methylbenzyl) phthalate, Methylbenzylmethylbenzoate, mono (methylbenzyl) phthalate, Methylbenzylformylbenzoate, formylbenzylmethylbenzoate, monomethylphthalate, Methylbenzyl formate and methylbenzyl acetate, of which o-tolylic acid den Forms the main part. As far as the "selectivity" of the Oxidation reaction is addressed, the selectivity with respect to the sum of the above compounds.
Die Gefahr unerwünschter Überoxidation des o-Xylols besteht beim Auftreten lokaler Sauerstoff-Konzentrationsmaxima. Deshalb erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren die Zufuhr des sauerstoffhaltigen Gases in einer Weise, die lokale Sauerstoff-Konzentrationsmaxima weitgehend vermeidet. An der ersten Dossierstelle reagiert das eingeperlte sauerstoffhaltige Gas unter Sauerstoffverbrauch mit Xylol, wobei die dispergierte Gasphase an Sauerstoff verarmt. An der zweiten und den weiteren Dosierstellen kann das eingeperlte sauerstoffhaltige Gas mit der dispergierten sauerstoffarmen Gasphase unter Bildung von Gasblasen mit einem mittleren Sauerstoffgehalt koaleszieren. There is a risk of undesired over-oxidation of the o-xylene Occurrence of local oxygen concentration maxima. Therefore takes place in the method according to the invention oxygen-containing gas in a way that is local Largely avoids oxygen concentration maxima. At the first dossier the bubbled oxygen-containing gas reacts under Oxygen consumption with xylene, the dispersed gas phase of oxygen impoverished. This can be done at the second and further dosing points bubbled oxygen-containing gas with the dispersed oxygen-poor gas phase with the formation of gas bubbles with a coalesce average oxygen content.
Damit ein ausreichender Stofftransport von Sauerstoff aus der Gasphase in die Flüssigphase stattfindet, soll der Sauerstoffanteil der Gasphase nicht unter einen kritischen Wert sinken. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass der Sauerstoff-Volumenanteil des Abgases überwacht wird. Vorzugsweise beträgt der Sauerstoffvolumenanteil des Sauerstoff-abgereicherten Gases 0,01 bis 7,5 Vol.-%, insbesondere 0,05 bis 6 Vol.-%, besonders bevorzugt 1 bis 6 Vol.-%. So that a sufficient mass transfer of oxygen from the Gas phase takes place in the liquid phase, the Oxygen content in the gas phase does not fall below a critical value. This is preferably achieved in that the Oxygen volume fraction of the exhaust gas is monitored. The is preferably Oxygen volume fraction of the oxygen-depleted gas 0.01 to 7.5% by volume, in particular 0.05 to 6% by volume, particularly preferably 1 up to 6 vol .-%.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind beliebige Reaktionsapparate geeignet, bei denen durch geeignete Organe, wie Gasverteiler oder Düsen, eine Gasphase in eine flüssige Phase dispergiert wird. Geeignete Beispiele hierfür sind Rührkesselreaktoren und Blasensäulen. Arbitrary are for carrying out the method according to the invention Reaction apparatus suitable in which by appropriate organs, such as Gas distributor or nozzles, a gas phase into a liquid phase is dispersed. Suitable examples are Stirred tank reactors and bubble columns.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Reaktionszone Einbauten vorgesehen, die sich im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des flüssigen Stroms erstrecken und beabstandet zueinander sind. Die Einbauten unterteilen die Reaktionszone in einzelne Kammern, die vom flüssigen Strom nacheinander passiert werden. Die Einbauten verhindern eine Rückvermischung in Strömungsrichtung. Vorzugsweise perlt man das sauerstoffhaltige Gas an jeweils wenigstens einer Stelle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einbauten ein. Die Reaktionszone ist vorzugsweise länglich und weist insbesondere ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mehr als 5, insbesondere mehr als 10 auf. Die Anzahl der durch Einbauten voneinander getrennten Abschnitte kann z. B. 2 bis 15 oder 5 bis 10 betragen. Geeignete derartige Einbauten sind z. B. Lochbleche oder Ventilböden. In a preferred embodiment are in the reaction zone Fixtures provided that are essentially in one level extend perpendicular to the direction of flow of the liquid stream and are spaced from each other. The internals divide the Reaction zone in individual chambers by the liquid stream to be passed one after the other. The internals prevent one Backmixing in the direction of flow. Preferably you pearl it oxygen-containing gas at at least one point between two successive internals. The reaction zone is preferably elongated and in particular has a ratio of Length to diameter of more than 5, especially more than 10 on. The number of those separated by internals Sections can e.g. B. 2 to 15 or 5 to 10. suitable such internals are such. B. perforated plates or valve bottoms.
Vorteilhafterweise sind die Reaktionszonen oder die durch Einbauten voneinander getrennten Abschnitte einer Reaktionszone zumindest in Teilbereichen mit einer Füllkörperschüttung versehen. Die Füllkörperschüttung bewirkt eine (Re-)dispergierung der Gasphase und eine gute Vermischung quer zur Strömungsrichtung. The reaction zones or through are advantageously Internally separated sections of a reaction zone Provided with a packed bed at least in some areas. The Packing causes a (re) dispersion of the gas phase and good cross-flow mixing.
Die Oxidation des o-Xylols verläuft exotherm. Die entstehende Reaktionswärme wird vorzugsweise abgeführt. Hierzu kann man in den Reaktionszonen angeordnete oder am äußeren Reaktormantel angebrachte oder damit in wärmeleitender Verbindung stehende Wärmetauscher vorsehen, die von einem geeigneten Kühlmedium durchströmt werden. So ist es z. B. möglich, in den Reaktionszonen angeordnete Kühlschlangen oder Kühlfinger vorzusehen. Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen ein Teilstrom des aus der letzten Reaktionszone abgeführten flüssigen Reaktionsgemischs vor die erste Reaktionszone zurückgeführt wird, besteht eine bevorzugte Art der Abfuhr der Reaktionswärme darin, den Rückführstrom zu kühlen, indem man ihn z. B. durch einen Wärmetauscher leitet. Selbstverständlich können verschiedene Arten der Wärmeabfuhr kombiniert werden. The oxidation of the o-xylene is exothermic. The emerging Heat of reaction is preferably removed. You can do this in the Reaction zones arranged or on the outer reactor jacket attached or in thermal connection Provide heat exchangers by a suitable cooling medium be flowed through. So it is z. B. possible in the reaction zones to provide arranged cooling coils or cooling fingers. at Embodiments of the method according to the invention, in which a Partial stream of the liquid removed from the last reaction zone Reaction mixture is returned before the first reaction zone, a preferred way of removing the heat of reaction is to cool the recycle stream by z. B. by a Heat exchanger conducts. Of course, different types heat dissipation can be combined.
Der Druck beträgt vorzugsweise 10 bis 30 bar, insbesondere 15 bis 25 bar. Wenn man mehrere hintereinander geschaltete Reaktionszonen verwendet, ist der Druck in den einzelnen Reaktionszonen vorzugsweise im Wesentlichen gleich (abgesehen von einer kleinen Druckdifferenz, die für den Transport des Gemisches von flüssigem Strom und dispergierter Gasphase von einer Reaktionszone zur nächsten erforderlich ist). Die Reaktionstemperatur beträgt vorzugsweise 120 bis 210°C, insbesondere 138 bis 180°C, besonders bevorzugt 140 bis 165°C. Die Verweilzeit des flüssigen Stroms in der Reaktionszone bzw. die kumulierte Verweilzeit in den Reaktionszonen beim Einsatz hintereinander geschalteter Reaktionszonen beträgt vorzugsweise 0,5 bis 4,5 Stunden. The pressure is preferably 10 to 30 bar, in particular 15 to 25 bar. If you have several in series Reaction zones used is the pressure in the individual reaction zones preferably substantially the same (except for a small one Pressure difference required for the transport of the mixture of liquid Stream and dispersed gas phase from a reaction zone to next is required). The reaction temperature is preferably 120 to 210 ° C, especially 138 to 180 ° C, particularly preferably 140 to 165 ° C. The dwell time of the liquid stream in the reaction zone or the accumulated residence time in the Reaction zones when using reaction zones connected in series is preferably 0.5 to 4.5 hours.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt vorzugsweise in Gegenwart eines Übergangsmetall-haltigen Katalysators. The process according to the invention is preferably carried out in the presence of a transition metal-containing catalyst.
Als Katalysatoren sind einerseits in o-Xylol lösliche Übergangsmetallsalze oder -komplexe, wie insbesondere Cobalt- und/oder Mangansalze oder -komplexe, geeignet. Cobaltsalze aliphatischer, alicyclischer oder aromatischer Carbonsäuren sind bevorzugt. Beispiele dafür umfassen Naphtenate, Acetate, Propionate, Butanoate, Pentanoate, Hexanoate, Heptanoate, Octanoate, 2-Ethylhexanoate, Nonanoate, Isononanoate, Decanoate, Laurinoate, Palmitate, Stearate, Benzoate, Tolylate, Phthalate und Citrate. Beispiele für andere Moleküle, die eine Löslichkeit der Übergangsmetalle bewirken, sind Acetylacetonat, Porphyrine, Salcomin, Salen oder Phthalocyanine. Ein geeigneter Katalysator ist z. B. Cobaltnaphtenat. Vorzugsweise wird der o-Xylol-haltige Zulauf außerhalb der Reaktionszone mit dem Katalysator versetzt, der geeigneterweise in Form einer Katalysatorstammlösung zudosiert wird. Hierdurch wird das Zusammentreffen lokaler hoher Katalysatorkonzentrationen mit den Reaktionspartnern o-Xylol und Sauerstoff vermieden, das sonst zu unerwünschter Überoxidation führen könnte. Im Allgemeinen wird der Katalysator in einer Menge von 2 bis 500 ppm, vorzugsweise 5 bis 50 ppm, gerechnet als Metall, bezogen auf o-Xylol-haltigen Zulauf, eingesetzt. Höhere Katalysatorkonzentrationen können zu unerwünschten Ausfällungen im Reaktor führen. On the one hand, the catalysts are soluble in o-xylene Transition metal salts or complexes, such as cobalt and / or in particular Manganese salts or complexes, suitable. Aliphatic cobalt salts, alicyclic or aromatic carboxylic acids are preferred. Examples include naphthenates, acetates, propionates, butanoates, Pentanoates, hexanoates, heptanoates, octanoates, 2-ethylhexanoates, Nonanoates, isononanoates, decanoates, laurinoates, palmitates, Stearates, benzoates, tolylates, phthalates and citrates. examples for other molecules that have a solubility of transition metals cause are acetylacetonate, porphyrins, salcomin, salen or Phthalocyanines. A suitable catalyst is e.g. B. Cobalt naphtenate. The o-xylene-containing feed is preferably outside the Reaction zone with the catalyst, suitably in Form is metered in a catalyst stock solution. This will the coincidence of local high catalyst concentrations with the reactants o-xylene and oxygen avoided, which otherwise could lead to undesired overoxidation. Generally speaking the catalyst in an amount of 2 to 500 ppm, preferably 5 up to 50 ppm, calculated as metal, based on o-xylene-containing Inflow, used. Higher catalyst concentrations can increase lead to undesirable precipitations in the reactor.
Alternativ sind auch heterogene Katalysatoren, d. h. im flüssigen Strom nicht oder kaum lösliche Übergansmetallsalze oder -komplexe geeignet. Sie können als Suspension im flüssigen Strom vorliegen oder fest in den Reaktionszonen angeordet sein, z. B. als Schüttung oder Beschichtung der Innenwände. Als heterogener Katalysator ist z. B. Cobalt(II)-oxalat geeignet. Alternatively, heterogeneous catalysts, i.e. H. in the liquid Electricity insoluble or hardly soluble transition metal salts or complexes suitable. They can be in the form of a suspension in the liquid stream or be fixed in the reaction zones, e.g. B. as Filling or coating the inner walls. As a more heterogeneous The catalyst is e.g. B. Cobalt (II) oxalate is suitable.
Nach dem Verlassen der Reaktionszone wird der Reaktionsaustrag geeigneterweise aus einem Gas-Flüssig-Separator zugeführt, in dem das flüssige Reaktionsgemisch und das Sauerstoff-abgereicherte Gas voneinander getrennt werden. Als Gas-Flüssig-Separator ist z. B. ein Schwerkraftabscheider, d. h. ein mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit durchströmtes Gefäß, in dem sich die Gasphase und die Flüssigphase auf Grund ihrer unterschiedlichen Dichte voneinander trennen, geeignet. Alternativ kann ein Drallabscheider, d. h. ein zylindrischer Behälter, in dem der gemischtphasige Reaktionsaustrag tangential zur Behälterwand eingeführt wird, verwendet werden. After leaving the reaction zone, the reaction discharge suitably fed from a gas-liquid separator in which the liquid reaction mixture and the oxygen-depleted Gas can be separated from each other. As a gas-liquid separator z. B. a gravity separator, d. H. one with lower Flow velocity through the vessel in which the Gas phase and the liquid phase due to their different Separate density from each other, suitable. Alternatively, a Swirl separator, d. H. a cylindrical container in which the mixed-phase reaction discharge tangential to the container wall is used.
In bevorzugten Ausführungsformen wird das abgetrennte flüssige Reaktionsgemisch zumindest teilweise vor die Reaktionszone zurückgeführt. Die Rückführung eines Teils des flüssigen Reaktionsgemischs gestattet die Aufrechterhaltung eines ausreichend großen Flüssigkeitsvolumenstroms in den Reaktionszonen. Gleichzeitig mit dem rückgeführten flüssigen Reaktionsgemisch wird vorzugsweise ein frischer o-Xylol-haltiger Zulauf in die Reaktionszone eingespeist. Das Verhältnis von Zulauf zu rückgeführtem flüssigem Reaktionsgemisch beträgt im Allgemeinen 1 : 10 bis 1 : 200, vorzugsweise 1 : 50 bis 1 : 100. Zweckmäßigerweise wird eine dem Zulaufstrom entsprechende Menge des aus der Reaktionszone abgeführten flüssigen Reaktionsgemischs als Produktstrom ausgeleitet. In preferred embodiments, the separated liquid Reaction mixture at least partially in front of the reaction zone recycled. The return of part of the liquid Reaction mixture allows the maintenance of a sufficiently large one Liquid volume flow in the reaction zones. At the same time with the recycled liquid reaction mixture is preferred a fresh feed containing o-xylene into the reaction zone fed. The ratio of feed to recycled liquid The reaction mixture is generally 1:10 to 1:200, preferably 1: 50 to 1: 100. Expediently, one is the feed stream appropriate amount of that removed from the reaction zone liquid reaction mixture discharged as a product stream.
Aus dem Produktstrom können nach üblichen Verfahren, insbesondere durch Destillation, die Oxidationsprodukte des o-Xylols, insbesondere o-Tolylsäure, Methylbenzaldehyd, Methylbenzylalkohol, Phthalid, Methylbenzylmethylbenzoat und Monometylbenzylphthalat, isoliert werden. Das abgetrennte, nicht umgesetzte o-Xylol wird zweckmäßigerweise in die Oxidationsreaktion zurückgeführt. The product stream can be prepared using conventional methods, in particular by distillation, the oxidation products of o-xylene, in particular o-tolylic acid, methylbenzaldehyde, methylbenzyl alcohol, Phthalide, methylbenzylmethylbenzoate and monomethylbenzylphthalate, be isolated. The separated, unreacted o-xylene is expediently returned to the oxidation reaction.
Zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid werden die abgetrennten Oxidationsprodukte verdampft und in einer zweiten Stufe in an sich bekannter Weise in der Gasphase in Gegenwart eines sauerstoffhaltigen Gases zu Phthalsäureanhydrid oxidiert. Zur Durchführung der zweiten Stufe verwendet man im Allgemeinen einen Festbettreaktor, vorzugsweise einen Rohrbündelreaktor. Als Katalysatoren eignen sich solche mit einer aktiven Masse aus Titandioxid in Form seiner Anatasmodifikation und/oder Vanadiumpentoxid. For the production of phthalic anhydride, the separated Oxidation products evaporated and in a second stage known manner in the gas phase in the presence of a oxidized gas oxidized to phthalic anhydride. to The second stage is generally used one Fixed bed reactor, preferably a tube bundle reactor. As Catalysts are suitable for those with an active mass Titanium dioxide in the form of its anatase modification and / or Vanadium pentoxide.
Die Erfindung wird durch die beigefügten Figuren und die nachstehenden Beispiele näher erläutert. The invention is illustrated by the accompanying figures and the the following examples are explained in more detail.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung mit einer durch Einbauten unterteilten Reaktionszone. Fig. 1 shows a schematic representation of an apparatus suitable for carrying out the method according to the invention with a device divided by means of internals reaction zone.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung mit zwei hintereinander geschalteten Reaktionszonen. Fig. 2 shows a schematic representation of an apparatus suitable for carrying out the method according to the invention apparatus having two successive reaction zones.
Gemäß Fig. 1 wird o-Xylol 3 mit einer Katalysatorstammlösung 2 vorgemischt und der o-Xylol-haltige Zulauf dem Reaktor 1 zugeführt. Der Reaktor 1 ist durch quer zur Strömungsrichtung angeordnete Lochbleche 10a-d in Kammern unterteilt. Über die Leitungen 4a-4e wird in den Reaktor 1 ein sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Luft, eingeführt. Nach dem Verlassen des Reaktors 1 wird der Reaktionsaustrag dem Gas-Flüssig-Separator 6 zugeführt. Die flüssige Phase wird im Wärmetauscher 8 gekühlt und der Pumpe 9 zugeführt. Ein Teilstrom des flüssigen Reaktionsgemischs wird über die Leitung 5 ausgeschleust. Hieraus werden nach an sich bekannten Verfahren die gebildeten Oxidationsprodukte des o-Xylols isoliert. Der andere Teilstrom des flüssigen Reaktionsgemischs wird über Leitung 11 erneut in den Reaktor 1 eingeführt. According to FIG. 1, o-xylene 3 is premixed with a catalyst stock solution 2 and the feed containing o-xylene is fed to reactor 1 . The reactor 1 is divided into chambers by perforated plates 10 a-d arranged transversely to the direction of flow. Via lines 4 a- 4 e is in the reactor 1, an oxygen-containing gas, eg. B. air introduced. After leaving the reactor 1 , the reaction discharge is fed to the gas-liquid separator 6 . The liquid phase is cooled in the heat exchanger 8 and fed to the pump 9 . A partial stream of the liquid reaction mixture is discharged via line 5 . The oxidation products of o-xylene formed are isolated therefrom by methods known per se. The other partial stream of the liquid reaction mixture is introduced again into the reactor 1 via line 11 .
Gemäß Fig. 2 wird o-Xylol 3 mit einer Katalysatorstammlösung 2 vorgemischt und der o-Xylol-haltige Zulauf dem Reaktor 1a zugeführt. Der Auftrag aus dem Reaktor 1a wird ohne Phasentrennung über Leitung 12 dem Reaktor 1b zugeführt. Über die Leitungen 4a, 4b wird in die Reaktoren 1a, 1b ein sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Luft, eingeführt. Nach dem Verlassen des Reaktors 1b wird der Reaktionsaustrag dem Gas-Flüssig-Separator 6 zugeführt. Die flüssige Phase wird im Wärmetauscher 8 gekühlt und der Pumpe 9 zugeführt. Ein Teilstrom des flüssigen Reaktionsgemischs wird über die Leitung 5 ausgeschleust. Hieraus werden nach an sich bekannten Verfahren die gebildeten Oxidationsprodukte des o-Xylols isoliert. Der andere Teilstrom des flüssigen Reaktionsgemischs wird über Leitung 11 erneut in den Reaktor 1a eingeführt. Referring to FIG. 2 o-Xylene 3 is premixed with a catalyst stock solution 2 and the o-xylene-containing feed supplied to the reactor 1 a. The order from the reactor 1 a is fed to the reactor 1 b via line 12 without phase separation. B via lines 4 a, 4 a in the reactors 1, 1 b an oxygen-containing gas, for. B. air introduced. After leaving the reactor 1 b, the reaction discharge is fed to the gas-liquid separator 6 . The liquid phase is cooled in the heat exchanger 8 and fed to the pump 9 . A partial stream of the liquid reaction mixture is discharged via line 5 . The oxidation products of o-xylene formed are isolated therefrom by methods known per se. The other partial stream of the liquid reaction mixture is introduced again into the reactor 1 a via line 11 .
Man verwendete eine Vorrichtung mit zwei hintereinander geschalteten Reaktoren und Kreispumpe, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Bei den beiden Reaktoren handelt es sich um vertikal angeordnete Hochdruckreaktionsrohre einer Länge von 2 m und einem Durchmesser von 30 mm. In der Nähe des unteren Endes der Reaktionsrohre war jeweils eine Dosierstelle für Luft angeordnet. Man führte eine kontinuierliche Flüssigkeitsoxidation von o-Xylol bei einem Druck von 20 bar durch. Das zugeführte o-Xylol wurde vor dem Einleiten in den ersten Reaktor mit Cobaltnaphtenat versetzt. Eine dem zugeführten o-Xylol entsprechende Menge Reaktionsgemisch wurde kontinuierlich aus dem zweiten Reaktor ausgetragen. Die Zusammensetzung der Oxidationsprodukte wurde durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie analysiert. Die Betriebsparameter und Analyseergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. A device with two reactors and a circulating pump connected in series, as shown in FIG. 2, was used. The two reactors are vertically arranged high-pressure reaction tubes with a length of 2 m and a diameter of 30 mm. A metering point for air was arranged near the lower end of the reaction tubes. A continuous liquid oxidation of o-xylene was carried out at a pressure of 20 bar. The supplied o-xylene was mixed with cobalt naphtenate before being introduced into the first reactor. An amount of reaction mixture corresponding to the o-xylene fed was continuously discharged from the second reactor. The composition of the oxidation products was analyzed by high performance liquid chromatography. The operating parameters and analysis results are summarized in the following table.
Man verwendete eine Vorrichtung wie in den vorhergehenden
Beispielen, die jedoch nur einen Reaktor umfasste.
A device was used as in the previous examples, but comprising only one reactor.
Man sieht, dass die Gesamtselektivität höher ist, wenn der Lufteintrag an zwei Dosierstellen erfolgt. You can see that the overall selectivity is higher if the Air is introduced at two dosing points.
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