DE1813391C3 - Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus Phthalsäure - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus PhthalsäureInfo
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch Dehydratisierung
von Phthalsäure bei erhöhter Temperatur.
Es ist bekannt, daß man bei der Oxydation des o-Xylols in der flüssigen Phase, z. B. mit Luft in Eisessig
in Gegenwart von löslichen Schwermetallkatalysatoren und Bromverbindungen, Phthalsäure erhält.
Für die hauptsächliche Weiterverarbeitung, nämlich die Veresterung mit verschiedenen Alkoholen,
benötigt man die Phthalsäure indessen in Form ihres Anhydrids.
Es ist nun zwar naheliegend, die o-Phthabäure durch Erhitzen zu anhydrisieren. Geschieht dies ohne
Zusatz eines Schleppmittels, so beobachtet man nui eine ungenügende Wasserabspaltung. Das entstandene
Reaktionswasser läuft darüber hinaus zum großen Teil wieder in die Schmelze zurück, wobei eine Rückbildung
der o-Phthalsäure erfolgt. Somit ist der Umsatz gering, und die verbleibende Schmelze des rohen
Phthalsäureanhydrids hat eine hohe Säurezahl. Gleichzeitig treten bei dieser Arbeitsweise erhebliche
Schwierigkeiten durch sublimierendes Produkt auf, die zu Verstopfungen im Gasraum führen.
Zwar wird in der deutschen Auslegeschrift 10 83 802 ein Verfahren beschrieben, das darin besteht,
Phthalsäure in Gegenwart einer niederen aliphatischen Monocarbonsäure, z. B. Essigsäure, zu
entwässern. Man benötigt aber eine Destillationskolonne, um aus dem entweichenden Dampfgemisch,
bestehend aus Essigsäure und Wasser, die Essigsäure abzutrennen, damit diese in den Kessel zurückfließen
kann. Das Verfahren hat den Nachteil, daß es nicht die unmittelbare Rückführung eines praktisch in reiner
Form neben Wasser kondensierenden Mediums in den Sumpf gestattet; die Essigsäure wirkt nicht als
eigentliches Schleppmittel.
Versuche, diese Schwierigkeiten durch Anwendung üblicher Schleppmittel wie z. B. Toluol, Diäthylbenzol,
Cumol oder Diisopropylbenzol zu beheben, führen
nur zu unbefriedigenden Ergebnissen. Unter diesen Bedingungen werden zwar die Versetzungen
durch Sublimat im Gas- und Kondensationsraum vermieden, aber die Reaktionsgeschwindigkeit ist zu gering,
und in der Schmelze verbleibt eine zu hohe Konzentration an freier Säure. Offensichtlich sinkt die
Temperatur der Schmelze durch die Ausbildung des azeotropen Gemisches so stark ab, daß die Anhydridisierung
nur sehr schleppend ablaufen kann.
Somit bestand Bedürfnis für ein Verfahren, das es
Somit bestand Bedürfnis für ein Verfahren, das es
ίο erlaubt, die o-Phthalsäure leicht und vollständig in
technischem Ausmaß in das Anhydrid umzuwandeln. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß man die Phthalsäure in Anteilen in vorgelegtes, auf 160 bis 200° C erwärmtes Phthalsäureanhydrid
in Gegenwart von wenig Schleppmittel einträgt, dieses nach Abtrennung des beim Verdampfen
mitgeführten Wassers auf die Schmelze zurückführt und gewünschtenfalls aus der Phthalsäureanhydridschmelze
Anteile abzieht.
Erfindungswesentlich ist hierbei, daß stets nur so wenig Schleppmittel zugegen ist, daß in der Schmelze
die Temperatur von 160 bis 200c C erhalten bleibt.
Das entstandene Reaktionswasser wird trotzdem sofort mit der kleinen Menge an Schleppmittel, welches
praktisch nur im Gasraum oberhalb der Schmelze vorliegt, ausgekreist. Vorteilhaft beträgt das im Reaktionsraum
befindliche Schleppmittel 5 bis 40 Gewichtsprozent des vorhandenen Phthalsäureanhydrids.
Als Schleppmittel können alle bekannten Kohlenwasserstoffe, die ein Azeotrop mit Wasser bilden,
verwendet werden, wie z. B. Ben;:ol, Toluol, Äthylbenzol,
die Xylole, Cumol, Diäthyibenzol oder Diisopropylbenzol. Obwohl diese Stoffe unterschiedliche
Siedepunkte haben, beeinflussen sie — da sie praktisch nur im Gasraum vorliegen — die Temperatur
der Schmelze nicht.
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Arbeitsweise es auch erlaubt,
als Schleppmittel o-Xylol ;:u verwenden, obwohl dieses einen Siedepunkt von nur 144° C besitzt.
Die Verwendung dieses Kohlenwasserstoffs hat den Vorteil, daß man die Oxydation des o-Xylols zu
o-Phthalsäure und deren Umwandlung zu Phthalsäureanhydrid
in aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen betreiben kann, ohne daß fomde Stoffe in den
Gesamtprozeß eingeschleust werden, da man das o-Xylol unmittelbar wieder in die Oxydation zurückführen
kann.
Vorteilhaft ist, daß man für die Abdestillation des azeotropischen Gemisches lediglich einen einfachen
Destillieraufsatz benötigt, der in einen absteigenden Kühler mündet. Hier trennt sich in der flüssigen
Phase das Wasser sofort vom Schleppmittel, welches man wieder in das ReaktionsgefäC zurückführt. Eine
Destillationskolonne wie im Verfahren gemäß Stand der Technik erübrigt sich also vollständig.
Ausführungsbeispiel
250 kg Phthalsäureanhydrid werden in einem Rührbehälter aufgeschmolzen und auf 170° C erhitzt.
Der Behälter ist mit einem Dephlegmator und einem Wasserabscheider ausgerüstet. In den Schmelzkessel
werden 50 kg o-Xylol eingebracht und parallel uazu nach und nach 1,6 t o-Phthaliäure eingeschleust.
Bei 1700C erfolgt eine sehr stärke Wasserabspaltung.
Das Reaktionswasser, welches mit dem o-Xylol über Kopf ausgetragen wird, wird im Abscheider ab-
getrennt und verworfen, während das Xylol in den Rührbehälter zurückfließt. Nach einem Gesamtanfall
von 180 kg riiO ist die Dehydratisierung beendet. Die Dehydratisierungszeit beträgt 20 min. Das anfallende
rohe Phthalsäureanhydrid hat folgende analytische Werte:
SZ = 753 (Theorie: 757)
Fp. = 127°C(Lit.: 1310C)
Fp. = 127°C(Lit.: 1310C)
Die Ausbeute ist praktisch quantitativ.
Man kann die Anhydridisierung auch kontinuierlich betreiben,, indem man bei gleichbleibender
o-Xylolmenge laufend aus dem Sumpf des Rührgefäßes Phthalsäureanhydrid-Schmelze abzieht und
entsprechend o-Phthalsäure in den Kessel einträgt. Das Reakiionswasser wird laufend im Abscheider abgetrennt
und verworfen.
An Stelle des o-Xylols kann man auch Benzol,
Toluol, Äthylbenzol, Diäthylbenüol, Cumol oder
ίο Diisopropylbenzol mit gleichem Vorteil verwenden.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch Dehydratisierung von Phthalsäure
bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man die Phthalsäure
in Anteilen in vorgelegtes, auf 160 bis 200° C erwärmtes Phthalsäureanhydrid in Gegenwart
von wenig Schleppmittel einträgt, dieses nach Abtrennung des beim Verdampfen mitgeführten
Wassers auf die Schmelze zurückführt und gewünschtenfalls aus der Phthalsäureanhydridschmeize
Anteile abzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im Reaktionsraum das
Schleppmittel in einer Menge von 5 bis 40 Gewichtsprozent, bezogen auf das vorhandene
Phthalsäureanhydrid, einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schleppmittel o-Xylol
einsetzt.
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