DE1793453C2 - Verfahren zur Herstellung eines homogenen Gemisches aus dampfförmigem o-XyIoI und Luft - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines homogenen Gemisches aus dampfförmigem o-XyIoI und LuftInfo
- Publication number
- DE1793453C2 DE1793453C2 DE19681793453 DE1793453A DE1793453C2 DE 1793453 C2 DE1793453 C2 DE 1793453C2 DE 19681793453 DE19681793453 DE 19681793453 DE 1793453 A DE1793453 A DE 1793453A DE 1793453 C2 DE1793453 C2 DE 1793453C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- xylene
- air
- preheated
- mixture
- vaporous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 title claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 3
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N o-xylene Chemical group CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229940078552 o-xylene Drugs 0.000 claims description 28
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Chemical compound C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 claims description 3
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- WNZQDUSMALZDQF-UHFFFAOYSA-N Phthalide Chemical compound C1=CC=C2C(=O)OCC2=C1 WNZQDUSMALZDQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 3
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N Maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000000750 progressive Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
Description
Die katalylische Oxydation von o-Xylol mit Luft zu Phthalsäureanhydrid erfolgt überwiegend in Röhrenreaktoren,
in denen sehr viele parallele, mit Katalysator gefüllte Rohre angeordnet sind. Das Ausgangsgemisch
wird daher beim Durchströmen der Recktionsvorrichtung in viele Teilströme unterteilt, die sich erst nach
Beendigung der katalytischen Oxydation beim Verlassen der Katalysatorrohre wieder vereinigen. In der
Praxis hat sich gezeigt, daß die Oxydation des o-Xylols in derartigen Vorrichtungen die Stufe des Phthalsäureanhydrids
zu einem kleinen Teil nicht erreicht und zu einem kleinen Teil auch über diese Stufe noch
hinausgeht. So enthält das auf diese Weise gewonnene Phthalsäureanhydrid immer kleine Mengen Phthalid,
und das Abgas enthält Kohlendioxid und Maleinsäureanhydrid, die bei zu weit gehender Oxydation des
o-Xylols entstehen. Diese Nebenprodukte vermindern die Ausbeute an Phthalsäureanhydrid und beeinträchtigen
dadurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und erlaubt zudem die Ausbeute an Phthalsäureanhydrid zu
steigern.
Es konnte nämlich festgestellt werden, daß die Bildung von Unter- und Überoxydationsprodukten bei
der katalytischen Oxydation in einem Röhrenreaktor nicht gleichmäßig in allen Rohren erfolgt, sondern
überwiegend in einigen wenigen von ihnen. Die Ursache hierfür ist die Inhomogenität des Ausgangsgemisches,
die dazu führt, daß einzelne Rohre der Reaktionsvorrichtung mit einem Gemisch beaufschlagt werden,
dessen Gehalt an o-Xylol von dem optimalen Wert von 40 g/N m3 erheblich nach oben oder nach unten
abweicht. Ein zu geringer Gehalt an o-Xylol führt in Verbindung mit der dadurch bedingten tieferen
Reaktionstemperatur zur Bildung von Fhihalid, und eine zu hohe Konzentration an o-Xylol bewirkt eine zu hohe
Temneratur in dem betreffenden Rohr und eine zu weit
35
45
5° gehende Oxydation des Kohlenwasserstoffs. Diese Nachteile lassen sich nun ve.· meiden, wenn man der
Vorrichtung ein homogenes Gemisch zuführt, das insbesondere keine Schlieren erhöhter Xylol-Konzentration
aufweist, die zu einer stärkeren Xylol-Beaufschlagung
einzelner Katalysatorrohre führen würde.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, daß man das vorgewärmte o-Xylol in Form von
Tröpfchen mit einem Durchmesser von maximal 1 mm in einen auf eine Temperatur von 120 bis 300° C
vorgewärmten Luftstrom einer Reynolds-Zahl von >2 · 105 eindüst und das Gemisch bis zur Oxydation
einer Verweilzeit von wenigstens 0,2 Sekunden überläßt Auf diese Weise erhält man zu Beginn der
Oxydation, d. h. am Eintritt in die mit Kontakt gefüllten Rohre der Reaktionsvorrichtung, ein homogenes
Gasgemisch, das eine gleichmäßige Beaufschlagung aller Rohre mit o-Xylol, eine gleichmäßige Temperatur
in allen Rohren und eine Vermeidung von Unter- und Überoxydation gewährleistet Die Ausbeute an Phthalsäureanhydrid
beträgt etwa 97 Gewichtsprozent. Es enthält maximal 0,05 Gewichtsprozent Phthalid und
maximal 03 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid. Vorzugsweise wird das flüssige o-Xylol in den auf eine
Temperatur zwischen 120 und 1600C vorgewärmten Luftstrom eingedüst. Die mit dem Gemisch der
Vorrichtung zugeführte Wärme wird so auf ein Mindestmaß beschränkt, und die Kühlung der Vorrichtung
wird entlastet.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das o-Xylol auf 100 bis 140° C vorgewärmt.
Das mit dieser Temperatur eingedüste o-Xylol wird in kurzer Zeit verdampft und in dem Luftstrom homogen
verteilt, so daß zwischen der Eindüsung und der Kontaktoxydation nur kurze Verweilzeiten erforderlich
sind. ]e geringer di- Vorwärmtemperatur des o-Xylols ist, um so höher wird man die Temperatur des
Luftstroms wählen. Für eine gute Homogenität ist ferner eine kleine Tröpfchengröße günstig. Durch
Steigerung des Betriebsdruckes der o-Xylol-Einspritzpumpe
kann die Tröpfchengröße verringert und damit die Verdampfung und Vermischung mit der Luft
beschleunigt werden.
Es ist von entscheidender Bedeutung, daß das o-Xylol in einen Luftstrom eingedüst wird, dessen Strömung
eine Reynolds-Zahl von mindestens 200 000 aufweist.
Bei dieser starken Turbulenz erfolgt die Verdampfung des o-Xylols und die Vermischung mit der Oxydationsluft in etwa 0,5 bis 1,0 Sekunden. Das o-Xylol kann direkt
in die von der Luft turbulent durchströmte Rohrleitung oder auch in einen besonderen Mischbehälter eingedüst
werden. Geeignet ist auch eine Mischdüse, in welcher der Luftstrom vorübergehend beschleunigt wird. Das
flüssige vorgewärmte o-Xylol wird innerhalb dieser Beschleunigungsstrecke in den Luftstrom eingedüst.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren an zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben,
wobei zur Demonstration der fortschrittlichen Wirkung auch ein Vergleichbeispiel ausgegeben ist, bei dem nicht
nach der Erfindung gearbeitet wird.
Vergleichsbeispiel
Die Versuchsanlage bestand aus einem Luftgebläse 1, das die Oxydationsluft aus der Umgebung ansaugt und
durch einen Luftvorwärmer 2 und eine nachgeschaltete, mit Düsen 4 ausgestattete Mischkammer 3 in den
Kontaktofen 5 fördert, der mit Kontaktrohren 6
ausgestattet ist Ein beheizbarer o-Xylol-Behälter 7 ist
über eine Rohrleitung 8, in der eine Einspritzpumpe 9
angeordnet ist, an die Düsen 4 der Mischkammer 3 der Luftleitung 10 angeschlossen. Die mit Katalysator
gefüllten Rohre 6 des Kontaktofens 5 haben einen Innendurchmesser von 2,5 cm und sind außen voi einer
Salzschmelze als Wärmeüberträger umgeben, die durch ein Rührwerk 11 ständig umgewälzt wird. Die Anlage
wird mit Luft beaufschlagt, die zunächst in dem Luftvorwärmer 2 auf 800C erwärmt wird. In die
Mischkammer 3 wird durch die Düsen so viel o-Xylol eingesprüht, daß die Beladung der Luft mit o-Xylol etwa
40 g/Nm3 beträgt Der Luftdruck in der Mischkammer liegt bei etwa 0,5 atü, und der Betriebsdruck der
G-Xylol-Einspritzpumpe ist auf 1 atü eingestellt. Unter
diesen Bedingungen enthält das Tropfer*»pektrum einen erheblichen Anteil an Tropfen mit einem Durchmesser
über 1 mm. Der Weg von den Düsen bis zum Eintritt in die Kontaktrolle des Ofens beträgt 10 m. Die
Geschwindigkeit des Gasgemisches in der Mischkammer beträgt 5 m/Sek.. und die für die Verdampfung und
Homogenisierung zur Verfügung stehende Verweilzeit liegt bei 3,3 Sekunden. Durch Sublimation des
Reaktionsproduktes aus dem Abgas des Kontaktofens erhielt man ein rohes Phthalsäureanhydrid mit einer
Ausbeute an Phthalsäureanhydrid von 92%. Die AnaK ···: ergab einen Gehalt von 0,2% Phthalid.
Nunmehr wurde die Temperatur des Luftstroms in dem Luftvorwärmer 2 stufenweise bis auf 3000C erhöht.
Dabei konnte festgestellt werden, daß die Ausbeute an Phthalsäureanhydrid bei einer Lufttemperatur von
100° C auf 93,5% anstieg.
Die in dem Vergleichsbeispiel beschriebene Versuchsanlage wurde, wie dort beschrieben, mit Luft und
o-Xylol beaufschlagt. Die Luft wurde in dem Luftvorwärmer auf 150°C vorgewärmt; das o-Xylol wurde mit
einer Temperatur von !100C in die Mischkammer eingedüst. Der Vordruck an den Düsen wurde dann
stufenweise um jeweils 1 atü bis auf 8 atü über einen sehr langen Zeitraum gesteigert. Bei der Steigerung des
Vordrucks von 1 auf 2 atü entsprechend einer Verringerung des Tröpfchendurchmessers im wesentlichen
unter 1 mm konnte eine steigende Tendenz der Ausbeute an Phthalsäureanhydrid und eine Verbesserung
der Produktqualität beobachtet werden. Die Ausbeute an Phthalsäureanhydrid stieg auf 97%, und
der Gehalt des Rohproduktes an Phthalid verminderte sich auf 0,05 Gewichtsprozent. Bei einer weiteren
Verringerung der Tröpfchengrößen durch Steigerung des Betriebsdruckes an den Düsen auf 3 atü bis 8 atü
konnte keine weitere Ausbeutesteigerung gemessen werden.
Nunmehr wurde die Mischstrecke zwischen den Einspritzdüsen und den Kontaktrohren bei gleichbleibender
Strömungsgeschwindigkeit ν = 5 m/Sek. auf 2,5 m verkürzt Trotz der dadurch bedingten Verringerung
der für die Tröpfchenverdampfung und Homogenisierung zur Verfügung stehenden Verweilzeit a--;f 0,83
Sekunden blieb die Phthalsäureanhydrid-Ausbeute mit 97% und der Phthalid-Gehalt des Sublimats mit 0.05
Gewichtsprozent unverändert.
Die in dem Vergleichsbeispiel beschriebene Versuchsanlage wird unter den dort beschriebenen
Bedingungen betrieben, wobei jedoch in die auf 160''C vorgewärmte Luft das o-Xylol mit einer Temperatur
von 135° C eingesprüht wird. Die Düsenwehe und der
Betriebsdruck ist so gewählt, daß überwiegend Tröpfchen in einer Größe unter 0,3 mm entstehen. In diesem
Fall kennte die Mischstrecke auf etwa 1 m verringert werden entsprechend einer Verweilzeit von 0,35
Sekunden zwischen der letzten Eindüsung und dem Eintritt in die Kontaktrohre. Die Phthalsäureanhydrid-Ausbeute
betrug auch in diesem Fall fast 97%, und der Gehalt an Phthalid lag bei 0,05%.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines homogenen Gemisches aus dampfförmigem o-Xylol und Luft
durch Eindosen des flüssigen o-Xylols in einen vorgewärmten Luftstrom für die katalytische Oxydation
zu Phthalsäureanhydrid in einem mit vanadiumoxydhaltigem Katalysator gefüllten Röhrenreaktor,
dadurch gekennzeichnet, daß ι-■ man das vorgewärmte o-Xylol in Form von
Tröpfchen mit einem Durchmesser von maximal 1 mm in einen auf eine Temperatur von 120 bis
3000C vorgewärmten Luftstrom einer Reynolds-Zahl
Re > 2 · 105 eindüst und das Gemisch bis zur
Oxydation einer Verweilzeit von wenigstens 0,2 Sekunden überläßt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man das flüssige o-Xylol in einen auf
120 bis 160° C vorgewärmten Luftstrom eindüst. 2^
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das o-Xylol auf 100 bis
140° C vorwärmt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch nach
der o-Xylol-Eindüsung einer Verweilzeit zwischen 0,5 und 1,0 Sekunden überläßt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19681793453 DE1793453C2 (de) | 1968-09-19 | Verfahren zur Herstellung eines homogenen Gemisches aus dampfförmigem o-XyIoI und Luft | |
FR6930139A FR2019460A1 (en) | 1968-09-19 | 1969-09-04 | Control apparatus for bore pipes and similar bodies |
NL6913941A NL6913941A (de) | 1968-09-19 | 1969-09-12 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19681793453 DE1793453C2 (de) | 1968-09-19 | Verfahren zur Herstellung eines homogenen Gemisches aus dampfförmigem o-XyIoI und Luft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1793453B1 DE1793453B1 (de) | 1972-03-09 |
DE1793453C2 true DE1793453C2 (de) | 1977-05-12 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2138107C2 (de) | Katalytisches Fließbett-Crackverfahren zum Cracken von Kohlenwasserstoffen | |
DE2203648A1 (de) | Mischvorrichtung für Gase | |
DE2107960A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Vermischen eines Gases und einer Flüssigkeit | |
DE2238851A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur vermeidung von nachreaktionen bei der katalytischen oxydation von propylen und/oder acrolein zu acrolein und/oder acrylsaeure | |
CH511631A (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Vermischen von Gasen und Flüssigkeiten mit einem flüssigen Medium sowie Anwendung des Verfahrens | |
EP1239944B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines homogenen gemisches aus einem dampfförmigen aromatischen kohlenwasserstoff und einem sauerstoff enthaltenden gas | |
DE3880227T2 (de) | Vorbeugung der nachoxidaton von methacrolein. | |
DE1119842B (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Benzol- oder Pyridincarbonsaeuren | |
DE1593648A1 (de) | Verfahren zur nicht-katalytischen Dampfphasenoxydation von Kohlenwasserstoffen | |
DE1263747B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Tetrafluoraethylen | |
DE1793453C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines homogenen Gemisches aus dampfförmigem o-XyIoI und Luft | |
DE2853990C2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Fettalkoholen | |
DE1667242B2 (de) | Vorrichtung zum Kontaktieren eines Gases mit einer Flüssigkeit | |
DE1793453B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines homogenen Gemisches aus dampffoermigem o-Xylol und Luft | |
DE3850424T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von epsilon-Caprolactam. | |
DE955317C (de) | Vorrichtung zur Durchfuehrung chemischer Umsetzungen | |
CH649278A5 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen bildung eines saeurefluorids aus kohlenmonoxid, wasserfreiem fluorwasserstoff und einem olefin. | |
CH631967A5 (en) | Process for preparing lactams from cyclic oximes | |
DE2443955C3 (de) | Vorrichtung zur Durchführung der Oxydation alkylaromatischer Verbindungen | |
DE971554C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Carbonsaeuren durch Oxydation organischer Stoffe mit Salpetersaeure | |
AT235253B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Azetylen | |
DE1938102C (de) | Verfahren zur Herstellung von Aldehyden und Alkoholen nach dem Oxo Verfahren | |
DE286973C (de) | ||
CH507736A (de) | Verfahren zur Bildung eines ringförmigen Flüssigkeitsstromes, der entlang einer Kanalwand verläuft, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE1557018C3 (de) | Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen unter Vermischen von Gasen und Flüssigkeiten mit einem flüssigen Medium |